电压互感器限流保护装置的应用

常 征

(国网怀远县供电公司， 安徽 怀远 233400)

3～35kV配电系统的电压互感器(TV)在运行中故障时有发生，常见的是TV一次绕组烧损和高压熔断器熔断。它不仅影响电能表准确计量，而且还容易造成保护装置和安全自动装置误动作，严重危及配电系统的安全运行，因此引起配电系统运行人员的普遍重视，并探求解决办法。

1 原因分析

TV的故障，究其原因是配电系统发生的单相接地故障消除时，对地电容放电的冲击涌流引起的。其发生、发展的物理过程可用图1所示的等值电路来描述。

图1 配电系统单相接地时电流分布图

如图1,在中性点不接地的配电系统中，假定C相发生单相接地故障，其故障点“m”将流过非接地相对地电容Co的电流，而非接地的A、B相的电压瞬时升到线电压，其对地电容Co即充以与线电压相应的电荷，在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点形成通路，在电源→导线→大地间流通。由于TV的激磁不变，阻抗很大，故其中流过的电流很小，然而，一旦接地故障被消除，这个电流通路就被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常的相电压，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只能通过TV高压绕组经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，一则在TV的高压绕组中，将流过一个很大的工频冲击电流，导致TV铁芯严重饱和，激发谐振现象。二则出现短暂的非线性超低频自由衰减谐振过程。可导致TV高压绕组烧损，或高压熔丝熔断。

研究表明，当配电系统发生单相接地故障激发谐振时，中性点出现明显的位移，相电压发生变动，而线电压保持不变，所以可以判定谐振回路具有零序性质。

应指出，激发谐振的因素很多，限于篇幅，本文仅对经常发生的单相接地故障进行阐述。

2 防止故障的措施

为防止TV高压绕组烧损和高压熔丝熔断，多年来根据试验研究，现场采用了一些措施，如①选用伏安特性好的TV，使其铁芯不易饱和；②采用4TV法；③一次限流消谐法；④开口三角绕组短接消谐法(也称二次消谐法)等。这些方法各有千秋，并不断完善。本文介绍一种经过改进的TV一次绕组限流消谐法的应用效果。

3 TV一次绕组限流消谐装置

3.1 装置安装接线图

装置安装的接线图如图2所示。它是在TV一次绕组的中性点接入阻尼电阻，可以消除谐振及抑制非谐振引起的TV熔丝熔断。理想的阻尼电阻是在正常运行状态下，其阻值为零，不改变TV的零序回路，因此不会影响TV的测量精度，而在谐振发生时，其阻值趋于无穷大，相当于TV一次绕组不接地，从而破坏零序谐振回路。实际上采用传统的非线性阻尼电阻不可能达到理想状态。因此有人研究出一种热敏电阻，其原理是：当发生谐振时，铁芯饱和，TV一次绕组激磁电流增加，由于热效应，限流装置快速呈现高阻值，起到阻尼作用，实现快速消谐。

图2 装置安装接线图

3.2 应用效果

目前一次限流消谐装置已在某些配电系统中安装、运行。图3是某变电站安装TV一次限流消谐装置后记录的波形图。由图3可见，TV发生谐振后，经2.5s左右即可消除谐振。其效果是明显的。

图3 波形图

4 结束语

在配电系统中，安装TV一次绕组限流消谐装置对消除谐振和非谐振引起的TV熔丝熔断都有良好效果，关键是要正确选择阻尼电阻的材料、阻值和容量等。