浅析电压互感器的谐波谐振原因及防范措施 王成新 济宁汶上县供电公司 山东 汶上２７１５００ 【摘要】谐波谐振是电力系统运行中的一种较常见的现象，由于其对电力系统的危害较大，已经引起人们的重视。本文将针对电压互感器的铁磁 谐波谐振进行分析并针对部分问题提出解决方案。 【关键词】电压互感器谐波谐振原因措施 中图分类号：ＴＭ５３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—４０６７（２０１３）０６—２１５－Ｏ１ 一．引言 在电力系统的运行中有时会出现电压互感器有异音、高压侧熔丝熔 断、互感器烧毁或者母线放电、电压指示不正常，有关表计指示失常、 低频振荡而一时又查不出原因，这时就应该考虑到可能是电压互感器铁 磁谐振造成的过电压、过电流引起了上述后果。发生谐振时电压互感器 过电压可能不高但过电流很大，如不采取措施可能造成高压线圈损坏， 甚至导致互感器爆炸。 二．谐波谐振的原因 为了监视电力系统的运行，在发电厂及变电站的一次系统上装设了 电压互感器．尤其是中性点不接地系统的电压互感器大部分是电磁式的。 电压互感器一次侧接成星形且中性点直接接地时，各相绕组的电感Ｌ与 对地分布电容Ｃ并联组成一个的Ｌｃ振荡回路，可视为电源的三相对 称负载。当电网遭受突然冲击时，会造成ｊ三相对地负载不平衡。当Ｌ与Ｃ 的数值恰达到电感和电容并联谐振条件，而三相回路的谐振频率等于电 网的电源频率，则电网中性点位移电压急剧上升，发生过电压，幅值可 达１．５—２．５倍的最高运行电压，过电压可持续几百毫秒，可使电压互感器 一次侧熔断器熔断，甚至会造成电压互感器的损坏，引起继电保护装置 的误动作，影响系统供电的可靠性。激励条件的产生，除了系统发生单 相接地故障外还会因系统操作而引起。例如，电源非同期合闸、空载线 路投切操作、电磁式电压互感器突然投入等。不同的激励条件产生不同 频率的谐振，根据谐振频率不同，铁磁谐振可分为低频谐振、高频谐振 和基频谐振。 三．系统中产生铁磁谐振的环境 １．接线方式的影响 电源中性点不接地而电压互感器中性点接地，系统中的某些设备有 相当的对地电容等均易形成谐振条件。 ２．设备自身的特点 电压互感器的伏安特性不好、易饱和，母线上有对地电容较大的架 空线或电缆线路，开关的合闸同期性不好均易引发谐振。 ３．人员的问题 运行人员刀闸操作、系统故障引起不对称等外界因素的激发亦是常 见原因。 ４．电路的参数状况 线路电感与电容产生的自振频率小于并接近共振频率，这样电感因 磁路饱和而减小时，圆路自振频率才能增加达到共振频率。 四．电压互感器铁磁谐振的危害 １．产生的高电压及过电压危害 串联或并联谐振会产生高于电源数倍的电压，其施加在回路中的电 容器、互感器和断路器等设备上，引起高压电气设备绝缘损坏。在熔断 器未及时熔断的情况下会引起电压互感器喷油、绕组烧毁甚至爆炸。 过电压还可以导致氧化锌避雷器的损坏。无问隙氧化锌避雷器的过 电压耐受能力有限，如果选用氧化锌避雷器的直流ｌｍＡ电压偏低，在过 电压的作用下连续动作，最终会发生热崩溃而损坏。 ２．熔断器的问题 在电压互感器熔断器不能及时熔断的情况下，引起电压互感器二次 电压升高，对二次继电保护设备和计量仪表的绝缘造成损坏或引起继电 保护设备的误动。 ３．虚幻接地现象危害 基波谐振时出现虚幻接地现象，容易使值班人员误判，具体表现为 两相电压升高，一相电压降低，线电压正常，其现象与单相接地相同。 分次谐振和高次谐波谐振过电压都表现为ｊ相对地电压的同时升高，而 线电压正常。 ４．对电网的损耗危害 谐波谐振引起电网的谐波损耗增大，对电网的各项指标的影响也是 十分明显的。 五．预防铁磁谐振的方式 １．减少谐波源的产生 保证断路器三相同期性，减少由于断路器三相不同时合闸引起的过 电压，使回路中的电磁式电压互感器铁心饱和，励磁电流的波形发生畸 变，产生高次谐波。在选用铁心设备时尽量选用励磁特性好、伏安特性 高及铁心不易饱和的电磁式电压互感器。 ２．针对一次侧消谐 在电磁式电压互感器一次线圈中性点，经消谐电阻或１台单相电压 互感器接地的方法，使电磁式电压互感器等值阻抗增加。当发生单相接 地故障时，系统零序电压大部分降落在单相电压互感器上，使电磁式电 压互感器不易饱和，避免了铁磁谐振的发生。 ３．针对二次侧消谐 在电压电感器的二次侧零序电压绕组（开１７１三角形绕组）中接人低值 消谐电阻或采用分频继电器，当发生谐振时自动将非线性电阻接入电压 互感器开口三角形回路中。 ４．消弧线圈的安装 选择消弧线圈安装位置时，应尽量避免由于电网运行方式的改变而 使部分电网失去消弧线圈。 ５．采用微机消谐器 通过对ｆ，ｒ开口三角电压（即零序电压）进行循环检测。当电压小于３０Ｖ 表示正常工作，对系统无任何影响。当 开口三角电压大于３０Ｖ时，说 明系统发生故障，装置开始对开口三角电压进行数据采集、信号处理， 判断出当前的故障状态，并通过ＣＰＵ即刻开启消谐电路，让铁磁谐振在 强大的阻尼下迅速消失。 ６．制定合理的道闸操作程序 在母线充电倒闸操作过程中，若电源断路器由冷备用转为热备用时， 发生电压互感器铁磁饱和引起的母线谐波谐振，则应立即将断路器转入 运行，通过接人空载变压器或空载线路改变电感、电容参数，来避开谐 振区域以消除谐振；或先断开母线电压互感器刀闸，再将电源断路器由 冷备用转为热备用，等母线充电后再将电压互感器投入。在母线停电倒 闸操作过程中，若电源断路器由运行转为热备用时母线产生谐振，则应 立即将其返回运行状态，将母线电压互感器刀闸断开后，再操作电源断 路器使母线停电。 参考文献 ［１］黄晓微，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振故障处理［Ｊ】，中国 科技纵横，２０１１，（２４）． ［２】戴宪滨，电磁式电压互感器的铁磁谐振及防范［Ｊ】，沈阳工程学 院学报：自然科学版２００９，５（４）． 【３］董国震，电磁式电压互感器引起的谐波谐振研究［Ｊ】，变压器， ２００８．４５（９）． ［４】杨君，电磁式电压互感器铁磁谐振的原因与防制措施（Ｊ］，黑 龙江水利科技，２００８，（２）． ［５］徐铭，电磁式电压互感器铁磁谐振的发生及预防［Ｊ】，甘肃科 技，２００８，２４（５）． ２０１３・０６ 中国电子商务．．２１５
