（佛山供电局）
摘要：小电流接地系统中，其发生铁磁谐振机理，由于PT励磁电感的非线性特性，很容易在一定条件下出现铁磁谐振过电压问题，从而导致系统安全运行的隐患。为防止铁磁谐振过电压发生，小电流接地系统接入4PT消谐。本文通过对4PT消谐的接地方式的分析，了解了各种接线方式的优缺点及运行注意事项，为其优化和整改提供了依据。
关键词：小电流接地系统；消谐；接地方式
1引言
随着经济和城市的快速发展，为满足其发展需求，使得系统由于出线特别是电缆线路的急增而使得对地电容出现显著增加。目前的35kV及其以下的小电流接地系统中的母线PT在除了有测量功能外，还具有消除谐振和在10kV系统接地时或者断线，根据整定能发出相应信号的功能。而在小电流接地系统中，经常出现由于激发电磁式电压互感器与对地电容引起的谐振过电流及过电压，从而导致电压互感器一次高压熔断器熔断的现象。这种现象不仅影响着系统的正常运行，是电费的计量出现问题，更有严重时烧毁电压互感器，使得整个电力系统的安全运行受到威胁。在国内根据经验的介绍，有以下几种消除谐振的措施，像在PT开口三角绕组上加装性能良好的消谐器；选用励磁特性较好的PT，使铁芯不宜饱和；系统加装消弧线圈；在PT高压中性点串接一定的阻抗或者单相零序电压互感器等方法。
在对小电流接地系统中的4PT接入防止铁磁谐振过电压的分析中，了解到4PT消谐的有效性，通过破坏谐振的条件来消除谐振，从而达到消除谐振的目的。本文就小电流接地系统中，4PT消谐的接地方式进行了探讨，选出最佳接线方式。
2系统单相故障时，PT中性点串联单只PT时一次电压的分析
从其一次侧等值电路图即图1中可知，他们的正序电抗等于零序电抗，设A相金属接地，设A，B，C三相PT及零序PT的励磁电抗为别为Z和Z’。
A相电抗已为Z和Z’，根据基尔霍夫定律可得中性点位移为：Unn’=-Ea/（3Z’/Z+1）
当N’直接接地时，则Z’=0，故而有：Unn’=- Ea/4
如果Z’无穷大时，则有Unn’=0；如果Z’>Z时，则Unn’更低。通过计算加在每相PT一次绕组上的电压可知，加在每相PT上的零序电压已由-Ea降到-Ea/4。故而单相接地时，PT磁密度降低，减少了减少了因饱和而激增的励磁电流同时也谐振发生的概率。其系统单相接地一次侧等值电路如图1所示，图2为系统单相接地时向量分析图。
3 4PT常见的二次接线方式
PT一次侧发生一相或两相断线时，在电网对地电容较大的情况下，在PT+4PT侧有一定的正、负、零序电压；电网正常运行时，若电网三相完全对称，4PT一次侧上电压很小，则可以认为4PT的接入对相间电压、相电压的测量不发生影响；电网单相接地时，仅有正序、零序电压，负序电压几乎为0。以下讨论几种常见的消谐4PT二次接线从10kV母线接地后，其灵敏度及消谐方面的影响。
3.1 常规4PT二次接线方式
在10kV PT高压中性点串接第四支PT，系统单相接地时故障相电压近似为0V，其它相对地电压升为线电压。较常规的4PT接线是如图3所示的，开口三角形是由PT三次绕组顺级性串接并与第四支PT二次绕组顺级性连接而成。在这种接线方式下，不考虑断口电容感应和其他因素的影响，因为PT自身故障等原因引起PT高压保险熔断一相或两相时，通过理论和实际的结合分析，可以得到以下结论。即当相电压两相不变，一相将为正常值1/3，线电压一个不变，两个降低，3Uo增加时，出现高压保险一相熔断；相电压一相不变，两相将为正常值1/2左右，线电压三相幅值都大幅降低，3Uo增加时，出现高压保险两相熔断。PT变化比：。
这种接地方式，在正常情况下4PT的接入基本不影响相间电压、相电压的测量；电网发生单相接地时，由于零序电压加于PT+4PT一次绕组上，在调整4PT变比后，仍可以得到检测接地故障有较高的灵敏度。但是，由于原PT无法提供三次谐波励磁电流，三相平顶波励磁电流作为4PT的励磁电流，在4PT的二次侧会出现较大的以三次谐波电压为主的不平衡电压，甚至会造成单相接地的假象。
3.2 闭环接线方式
将PT的三角形绕组短接，3Uo直接取自4PT的二次电压。为了消除电压互感器中的三次谐波，常将三角形开口短接，这时在铁心中有三次谐波磁通，在三角形连接的各相中感应出三次谐波电势。在闭合三角形中短路，使得三角形连接的各组绕组中将有三次谐波环流，三次谐波环流产生三次谐波环流反电势，将趋向于把铁心中原有的三次谐波磁通去磁，保证原铁心中磁通为正弦波。如图4所示为闭环接线方式。
这种接地方式，若 4PT的阻抗不是很大时，则PT一次绕组上就有一定数值的零序电压，导致三角绕组中将会产生较大的环流；电网发生单相接地时，或者PT一侧发生断线故障时，零序电压加于PT+4PT一次绕组上。而其中产生的环流若没得到及时处理，极有可能发生PT爆炸等严重事故。PT具有一定的零序阻抗，使得3Uo不能完全反应一次侧零序电压的大小，降低了接地故障的灵敏度。
3.3 改进型4PT闭环接线方式
为了限制闭口三角绕组中的环流，建议在PT的闭口三角绕组回路中串入适当的电阻，可以使其对谐振和低频振荡起到抑制作用，保证系统运行的安全可靠。在实际的4PT接线中，当系统发生超低频振荡时，在PT的闭口三角绕组中产生很大的零序电流，使得PT三次侧烧毁，最后导致烧损整个PT。接线方式为如图5所示的改进型4PT闭环接线方式。
这种接地方式，当电网发生单相接地或PT一侧发生断线故障时，因4PT阻抗较大，零序电压几乎全部加在4PT上，这样从单方面上保证了原PT的安全运行，而4PT的二次电压也几乎完全反应了一次侧零序电压的大小。
3.4 4PT开口三角串接二次零序PT接线方式
开口三角接入绝缘监察装置，将三角形开口与第四个电压互感器次级串联，从而提高电压值。这种接线方式，当10kV系统发生单相接地故障时，开口三角所反应的电压为100/3V，需要通过改变PT变比或者调整系数的方法来调整开口三角的电压，来保护安全及设备等。接线方式为如图6所示的4PT开口三角串接二次零序PT接线方式。
4 接线方式的重要性
某变电所，一次二次设备基建结束，按要求对10kV进行一次通压一次通流试验，发现其消谐PT电压出现的异常情况。通过查线发现是由于开口三角绕组B相极性接反引起的。在检修时，提出采用检修电源对4PT的10kV不接地系统模拟单相接地的试验。在PT二次接线时，一次通压和模拟单相接地试验对其的完备性和正确性检查的有着重要作用。
2006年，某市供电公司的某110kV变电站出现故障，发生PT爆炸事件，造成了极大的危害。经调查得知是其变电站的10kV PT二次接线存在错误，导致在系统发生接地故障时，在闭环中产生较大的环流，使得PT不断发热，最后大约30分钟后其发生爆炸，使得设备损坏，人们的生命财产受到威胁。
由此我们可以知晓在对于小电流接地系统4PT消谐接地方式中正确的二次接线方式的重要性，这要求我们要了解4PT的各种接线方式及其优缺点，从而在实际应用中选用正确而高效且灵敏度高接地方式。
5结束语
采用4PT接入防谐振的方法，虽然对消除谐振起到了很好地作用，但是接线复杂且难以掌握，通过对4PT二次接线的掌握及实际的运行实践可知，只有仔细分析PT中性点串接单相零序电压互感器的实际情况，才能找出最佳的接地方式，使其消谐效果良好，灵敏度高。
参考文献：
[1] 吴骏，卢刚.小电流接地系统单相接地与谐振状态辨识技术[J].电力系统保护与控制，2010，38（13）：146-147
[2] 冯旭刚.限制配电网PT过电压、过电流的措施，[J].电气时代2007.6：90-91.
[3] 翁利民，陈灵欣，靳剑锋.配电网电压互感器铁磁谐振的特点与抑制[J].继电器，2004，32（20）：40-42.
[4] 滕永禧、许明等.10Kv TV高压熔丝频繁熔断的分析[J].高电压技术，2008（01）：204-206.
论文作者:李秀芝
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：电压论文; 接线论文; 谐振论文; 绕组论文; 单相论文; 方式论文; 电流论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;