10kV电压互感器单相接地与谐振的区别

    摘要：本论文从理论上分析了10kV电压互感器单相接地与谐振的区别。

    关键词：电压互感器  接地与谐振  区别

    0 引言

    在电力系统中，电压互感器是一种仪表用变压器，是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。正确区分电压互感器单相接地与谐振对实际工作有很大帮助。

    1 电压互感器单相接地

    在中性点不接地系统中，当系统发生单相接地故障时，系统仍可以在故障状态下继续运行一段时间，有供电连续性高的优点。但不接地系统发生单相接地故障后，非故障相会产生较高的过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，后果是出现更频繁的故障。

    1.1 当中性点不接地系统中发生金属永久性单相接地时，如A相接地（针瓶、吊瓶、悬瓶、避雷器击穿、配电变压器绕相绝缘击穿等），则UAN=0，非接地相UBN和UCN的电压表指示由正常的58V升高到线电压100V，电压互感器开中三角两端出现几十伏电压（正常时约3V），起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。

    1.2 当系统发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树障等单相接地。如A相发生接地，则UAN的电压比正常相电压要低，其余两相UBN和UCN为58~100V，电压互感器开口三角处两端有约70V电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。

    1.3 当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压增高√3倍，这将严重影响线路和电气设备的安全运行（此时电压互感器的励磁阻抗很大，故流过的电流很小）。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在故障期间已充的电荷只能通过电压互感器高压线圈经其自身的接地点接入大地。在这一瞬间电压突变过程中，电压互感器高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。由于接地电弧熄灭时间不同，故障点的切除就不一样。因此，不一定在每次出现单相接地故障时，电压互感器高压线圈中都要产生很大的激磁电流，其高压侧熔断器的情况也有所不同。

    2 电压互感器谐振

    在系统谐振时，电压互感器将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致电压互感器烧毁。在个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。对于Y0/Y0电磁式电压互感器，在正常情况下线路发生的单相接地不会出现铁磁谐振过电压，只有在下列条件下，才可能引发铁磁谐振。

    2.1 由于小型变压器的绝缘老化，以致线圈绝缘击穿引起匝间、层间短路。虽然电网在中性点不接地，单相接地电流不大，但较之变压器的一次负荷电流要大得多。当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。

    2.2 随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸，或带负荷拉开配电变压器的高压跌落保险，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。

    2.3 运行人员操作程序不规范，未拉开电压互感器高压侧刀闸，电压互感器直接向空母线送电，引起电压互感器铁磁谐振。

    2.4 运行中的电压互感器谐振过电压可在三相同时发生，出现各相电压严重不平衡。将电压互感器负载全部退出，重新测量其结果与未退出负载前相同。检查电压互感器一次侧熔断器完好，在排除主变和电压互感器本身故障的可能性后，甩开电压互感器的避雷器，电压显示与未甩开避雷器之前相同，而且每次投入时的电压表指示数值均有变化。这是由于各相母线对地的相位不同，对地电容的大小有差异。另外，每次投入电压互感器时，各相的接触电阻以及同期性都随力量、速度的变化而变化，所以各相的谐振程度就不相同。

   2.5 各相对地参数不平衡，加上合闸瞬间相位角的即性原因，导致一相至两相，甚至三相同时出现谐振现象。如果发生的是分频谐振，因其频率较低，电压表会有周期性振动，但由于此时的感抗小，电压互感器的激磁电流很大，往往会将电压互感器烧毁。

    3 消除铁磁谐振的技术措施

    3.1 选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器。

    3.2 在同一个10kV配电系统中，应尽量减少电压互感器的台数。

    3.3 在三相电压互感器一次侧中性点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻。

    3.4 在母线上接入一定大小的电容器，使容抗(Xc)与感抗(XL)的比值小于0.01可避免谐振。

    3.5 系统中性点装设消弧线圈。

    3.6 采用自动调谐原理的接地补偿装置，通过过补、全补和欠补的运行方式，来较好地解决此类问题。

    4 结论

    综上所述，单相接地与谐振故障现象有着根本区别。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间。铁磁谐振产生的过电压对设备的影响最大，切不可将电压互感器谐振误判为单相接地而延误了处理时间。