(摘 要) 針對(duì)10 kV不接地系統(tǒng)中電壓互感器鐵芯飽和引起的工頻位移過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分析討論在實(shí)際應(yīng)用中采用開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器進(jìn)行消諧的優(yōu)越性和局限性，提出利用電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)接消諧器可以彌補(bǔ)其不足，最終解決電壓互感器高壓熔絲經(jīng)常熔斷的問(wèn)題。
　　(關(guān)鍵詞) 鐵磁諧振 消諧器 低頻飽和電流 　
　　在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，往往由于電磁式電壓互感器(簡(jiǎn)稱(chēng)壓變)鐵芯飽和而引起工頻位移過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓(通稱(chēng)為壓變飽和過(guò)電壓)，造成壓變高壓熔絲熔斷，甚至使壓變燒損。限制這種過(guò)電壓的措施是多種多樣的，較普遍的是采用在壓變二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器的方法，以及近年來(lái)采用的在壓變一次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地接消諧電阻的方法，這兩種消諧措施各具特點(diǎn)，應(yīng)因地制宜，合理選用。
　　1 壓變開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器的消諧方法把安全工程師站點(diǎn)加入收藏夾
　　1.1 原理 　
　　對(duì)這種壓變飽和過(guò)電壓，通常是在壓變二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組兩端接入阻尼電阻Ro，相當(dāng)于在壓變高壓側(cè)Yo結(jié)線繞組上并聯(lián)一個(gè)電阻，而這一電阻只有在電網(wǎng)有零序電壓時(shí)才出現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)，零序電壓繞組所接的Ro不會(huì)消耗能量。Ro值越小，在壓變勵(lì)磁電感L上并聯(lián)電阻就越小，當(dāng)Ro小于一定值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)三相對(duì)地參數(shù)基本上由等值電阻決定，這時(shí)由壓變飽和而引起電感的減小不會(huì)明顯引起電源中性點(diǎn)位移電壓。當(dāng)Ro=0，即將開(kāi)口三角形繞組短接，則壓變?nèi)嚯姼兄稻妥兂陕└?，三相相等，壓變飽和過(guò)電壓也就不存在了。但當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生單相接地時(shí)，壓變開(kāi)口三角形繞組兩端會(huì)出現(xiàn)100 V的工頻零序電壓，這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大，當(dāng)阻尼電阻太小，一方面電阻本身可能因過(guò)熱而燒壞，另一方面，壓變也可能因電流過(guò)大而燒損，所以現(xiàn)在變電站一般采用微電腦多功能消諧裝置。當(dāng)判斷為存在工頻位移過(guò)電壓或鐵磁諧振過(guò)電壓后，單片機(jī)就進(jìn)行消諧程序，發(fā)出高頻脈沖群，使反并在開(kāi)口三角形繞組兩端的兩只晶閘管交替過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通，將開(kāi)口三角形繞組短接(若系統(tǒng)發(fā)生單相接地，則不起動(dòng)消諧裝置)，使壓變飽和過(guò)電壓迅速消除。由于短接時(shí)間極短，故不會(huì)給壓變帶來(lái)負(fù)擔(dān)。
　　1.2 優(yōu)點(diǎn)
　　采用微電腦多功能消諧裝置，來(lái)消除壓變飽和過(guò)電壓效果良好，且一個(gè)系統(tǒng)通常只要接一臺(tái)消諧器即可起到消諧作用。如晉江市110 kV青陽(yáng)變電站和晉源電廠網(wǎng)控站每段10 kV母線各裝設(shè)了一套WNX-Ⅲ-10型微電腦多功能消諧裝置，電網(wǎng)運(yùn)行正常，基本上消除了由于壓變飽和過(guò)電壓引起壓變高壓熔絲熔斷現(xiàn)象。
　　1.3 局限性 　　
　　隨著青陽(yáng)變電站10 kV配電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，尤其是新建了4座10 kV開(kāi)閉所，電力電纜比例顯著增大，新建開(kāi)閉所在投運(yùn)初期，當(dāng)線路發(fā)生接地故障時(shí)，有的開(kāi)閉所壓變的高壓熔絲仍經(jīng)常發(fā)生熔斷，如有一次線路單相接地，曾井和青華兩座開(kāi)閉所壓變高壓熔絲熔斷5根。 　　晉源電廠由于機(jī)組擴(kuò)建，新增兩臺(tái)1 500 kW汽輪發(fā)電機(jī)組，并分別用電纜接到網(wǎng)控站主變負(fù)荷側(cè)10kVⅢ、Ⅳ母線上，因是直配電機(jī)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)出口對(duì)地各并聯(lián)一組BWF10.5-12-1W型防雷電容器。兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)加起來(lái)不足5000 h，然而其出口壓變高壓熔絲熔斷就有10根。 　　
　　在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，電磁式壓變高壓熔絲熔斷，并不一定都是由于壓變飽和過(guò)電壓引起的。當(dāng)電網(wǎng)對(duì)　地電容3Co較大，而電網(wǎng)間歇接地或接地消失時(shí)，健全相Co中貯存的電荷將重新分配，它將通過(guò)中性點(diǎn)接地的壓變Lp形成放電回路，構(gòu)成低頻振蕩電壓分量，促使壓變飽和，形成低頻飽和電流。它在單相接地消失后1/4～1/2工頻周期內(nèi)出現(xiàn)，電流幅值可遠(yuǎn)大于分頻諧振電流(分頻諧振電流約為額定勵(lì)磁電流的百倍以上)，頻率約2～5Hz。由于低頻飽和電流具有幅值高、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，在單相接地消失后的半個(gè)周波即可熔斷熔絲。
　　2 壓變中性點(diǎn)接消諧電阻的消諧方法
　　采用壓變中性點(diǎn)裝設(shè)電阻Ro既能抑制低頻飽和電流，同時(shí)也能起到消除壓變飽和過(guò)電壓的作用。青陽(yáng)配電網(wǎng)幾座10 kV開(kāi)閉所采用壓變高壓線圈中性點(diǎn)接LXQ-10型消諧器后效果良好。1999年夏天14號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)造成線路頻繁接地，而這幾座開(kāi)閉所的壓變高壓熔絲卻安然無(wú)恙。晉源電廠汽輪發(fā)電機(jī)出口壓變高壓側(cè)中性點(diǎn)在裝設(shè)了同型號(hào)的消諧器后，至今壓變高壓熔絲只熔斷過(guò)一次。 圖1 電網(wǎng)單相接地時(shí)電流的分布
　　2.1 原理 　　
　　電網(wǎng)單相接地時(shí)電流的分布如圖1所示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)流過(guò)電容電流，未接地相(A、B)的電壓升高到線電壓，其對(duì)地電容Co上充以與線電壓相應(yīng)的電荷。在接地故障期間，此電荷產(chǎn)生的電容電流，以接地點(diǎn)為通路，在電源-導(dǎo)線-大地間流通。由于壓變的勵(lì)磁阻抗很大，其中流過(guò)的電流很小。一旦接地故障消失，這時(shí)電流通路被切斷，而非接地相必須由線電壓瞬間恢復(fù)到正常相電壓水平。（考試大注冊(cè)安全工程師）
　　但是，由于接地故障已斷開(kāi)，非接地相在接地期間已經(jīng)充電至線電壓下的電荷，就只有通過(guò)壓變高壓繞組，經(jīng)其原來(lái)接地的中性點(diǎn)進(jìn)入大地。在這一瞬變過(guò)程中，壓變高壓繞組中將會(huì)流過(guò)一個(gè)幅值很高的低頻飽和電流，使壓變鐵芯嚴(yán)重飽和。實(shí)際上，由于接地電弧熄滅的時(shí)刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相電壓達(dá)最大值這一嚴(yán)重情況下發(fā)生。因此，不一定每次單相接地故障消失時(shí)，都會(huì)在壓變高壓繞組中產(chǎn)生大的涌流。而且低頻飽和電流的大小，還與壓變伏安特性有很大關(guān)系，壓變鐵芯越容易飽和，該飽和電流就越大，高壓熔絲就越易熔斷。如青陽(yáng)配電網(wǎng)早期建設(shè)的公園10 kV開(kāi)閉所在類(lèi)似上述接地故障情況下，其壓變高壓熔絲一直就沒(méi)有熔斷過(guò)。 　　
　　在上述情況下，若在壓變高壓繞組中性點(diǎn)接入一個(gè)足夠大的接地電阻，在單相故障消失時(shí)，低頻飽和各電流經(jīng)過(guò)電阻Ro后進(jìn)入大地，由于大部分壓降加在電阻上，從而大大抑制了低頻飽和電流，使壓變高壓熔絲不易熔斷；同時(shí)由于在零序電壓回路串聯(lián)的這個(gè)電阻Ro，使壓變飽和過(guò)電壓的大部分電壓降落在電阻Ro上，從而避免了鐵芯飽和，限制了壓變飽和過(guò)電壓的發(fā)生。
　　2.2 Ro阻值的選擇 　　
　　Ro的數(shù)值若選用太小，相當(dāng)于沒(méi)有增加零序電阻，限制壓變飽和過(guò)電壓的作用不大。從阻尼的角度來(lái)看電阻值愈大愈好，若Ro→∞，即壓變高壓側(cè)繞組中性點(diǎn)變?yōu)榻^緣了，壓變的電感量不參與零序回路，也就不存在壓變飽和過(guò)電壓。但Ro太大，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單相接地時(shí)，大部分零序電壓降在Ro上，會(huì)使開(kāi)口三角形電壓太低(電網(wǎng)對(duì)地電壓在壓變勵(lì)磁電感Lp與Ro間分壓)，影響接地指示靈敏度和保護(hù)裝置正常動(dòng)作。從大量的試驗(yàn)中得出：6～10 kV電網(wǎng)，Ro可取30～50kV變電所接地報(bào)警啟動(dòng)電壓一般整定為15～30V，按開(kāi)口三角形電壓不小于80 V來(lái)考慮，根據(jù)有關(guān)專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)得知當(dāng)Ro為30～50 kVXQ型消諧器的電阻元件是用SIC為基料經(jīng)高溫氫氣爐焙燒而成，消諧器由多個(gè)電阻元件并、串聯(lián)組成。其電阻值是非線性的，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消諧器上電壓不高，呈高阻值(約為0.5 M?,使諧振在起始階段不易發(fā)生；當(dāng)電網(wǎng)單相接地時(shí)，消諧器上電壓較高(10 kV電網(wǎng)，消諧器上電壓為1.7～1.8 kV)，電阻呈低值(10 kV電網(wǎng)的消諧電阻降到數(shù)萬(wàn)歐姆)，可滿(mǎn)足壓變開(kāi)口三角形電壓不小于80 V的要。LXQ型消諧器在大電流(數(shù)百毫安)通過(guò)時(shí)，電阻發(fā)熱，因其沒(méi)有瓷套，熱量迅速擴(kuò)散，基本能夠滿(mǎn)足弧光接地對(duì)Ro熱容量的要求。
　　2.3 局限性 　　
　　由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，各配網(wǎng)電容電流大小、線路故障性質(zhì)、壓變伏安特性以及消諧器的運(yùn)行環(huán)境等情況有所不同，難以保證在壓變中性點(diǎn)裝設(shè)消諧器后設(shè)備萬(wàn)無(wú)一失，尤其是當(dāng)間歇電弧接地持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，個(gè)別消諧電阻將因過(guò)熱而損壞，從而引起高壓熔絲熔斷，甚至壓變燒損。所以消諧電阻的熱容量有待進(jìn)一步提高。 　　
　　在壓變開(kāi)口三角形繞組兩端接微電腦消諧器能夠抑制壓變飽和過(guò)電壓，且一個(gè)系統(tǒng)一般只要接一臺(tái)就可以，但它有一定　局限性，無(wú)法抑制低頻飽和電流，適用于電網(wǎng)較小、對(duì)地電容不大的場(chǎng)合。而在壓變高壓繞組中性點(diǎn)接消諧電阻既能消除壓變飽和過(guò)電壓和抑制低頻飽和電流，防止高壓熔絲熔斷，同時(shí)只要阻值選擇適當(dāng)，就不影響壓變的正常運(yùn)行，但每一臺(tái)壓變都必須裝設(shè)(尤其是較易發(fā)生鐵芯飽和的壓變)，適用于電網(wǎng)較大、對(duì)地電容較大的場(chǎng)合。所以在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況，合理選用一種或各種消諧裝置配合使用，如有必要還應(yīng)配合其它方法，以達(dá)到最佳消諧效果，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。 參考文獻(xiàn)： 1 岳健民. 6～35kV壓變中性點(diǎn)用消諧器的性能分析.全國(guó)過(guò)電壓學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.1997 2 陳化鋼.電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理.中國(guó)水利水電出版社.1998 3 解廣潤(rùn).電力系統(tǒng)過(guò)電壓.水利電力出版社 4 重慶大學(xué)、南京工學(xué)院合編.高電壓技術(shù).電力工業(yè)出版社