摘要：结合变电站运行过程中出现的问题对变电站35KV母线电压互感器的选型中一些常见问题进行了探讨。此综述可供设计人员在变电站设计过程中作为35kV电压互感器选型的借鉴，或工程技术人员在事故分析时参考。
关键词：变电站；电压互感器；选型
电力系统中一次电压往往比较大，电力系统中都需要有二次系统回路完成对主要电力设备如输电线路、母线、发电机、变压器等计量测量保护功能。电力系统中二次设备都是低电压小电流设备,所以就需要进行转换,而电压电流互感器可以实现这个功能,完成整个电厂或变电站的测量保护控制任务，起到隔离一次设备与二次设备，保护人身和设备的安全。本课题就是为了研究在35KV电压互感器（PT）在变电站设计选型的探讨。
35kV电压互感器根据电压变换原理分为电磁式和电容式，随着数字式智能变电站的推广，出现了电子式、光电式电压互感器。新形互感器设备处于推广阶段，结合我公司电网结构，只对电磁式、电容式两类电压互感器进行探讨。
目前我公司电网中存在35kV电压等级母线的主要是110kV变电站、35kV变电站，变电站35kV系统采用的电压互感器为电磁式，在90年代末2000年初期进行以上变电站进行综合自动化后，变电站运行过程中35kV电压系统，当电网中发生冲击扰动时，使一相或两相电压瞬时升高，由于电压互感器的激磁感抗是非线性的，可能使两相励磁电流突增而使其饱和，相应的它们的电感值也减小。这样，由于三相对地负载不平衡，故使电网中性点出现位移电压，假设参数配合使感抗与容抗相等，便产生了串联谐振现象，引起互感器斩态饱和，并使中性点位移电压急剧上升，此电压叠加于三相电源上，通常是使两相对地电压升高，一相对地电压降低。这种现象造成保护误跳事故，并造成计量误差较大。由于一次设备使用时间较长，加装一次消谐器后并未取得较好效果。
为此，2006年设计的110kV松木变电站、2008年设计的110kV五协变电站35KV母线均采用了电容式电压互感器。在变电站建设投运2~3年的时间里，取得良好的效果。但随着用电负荷的增加，企业大型用电设备投切过程中，造成互感器一次侧保护设备熔断器熔丝经常熔断，更换过程中增加了事故隐患，影响供电可靠性。并且在并联电容器补偿装置投切过程中产生母线电压互感器击穿事故。对发生事故的两个变电站进行分析，结合事故时负荷性质、设备运行情况、无功补偿量、及该时段的谐波量分析原因。以下对电容式电压互感器进行简单的介绍。
电容式电压互感器由C1和C2构成的电容分压器及电磁单元组成。电磁单元由中压变压器和电抗器组成。其接地回路通常还接有电力线载波耦合装置，对于工频电流，载波耦合装置阻抗很小，但对于载波电流则呈现较高的阻抗。电容式电压互感器接线图见图1，等值电路见图2。
电磁单元中的电抗线圈在额定频率下的电抗值约等于分压器两个电容并联的电容值。在电磁单元二次短路又突然清除时，一次侧电压突然变化的暂态过程可能使铁芯饱和，与并联的两部分分压电容发生铁磁谐振。
五协变电站35kV系统开断并联电容补偿装置，断路器发生单相重击穿时，电容器高压端对地过电压可能超过4.0p.u.。如果开断前电源侧有单相接地故障时，该过电压将更高。此时企业用户投运易造成高次谐波、发生冲击电压的高频电炉设备，投切无功补偿装置、冲击电压都是造成电压互感器电磁单元损坏事故原因。
经分析电容式电压互感器的暂态响应对电网保护的影响是一个很复杂的问题，并且电网的稳态也不可能给出对每一种情况都有效的数值。暂态响应对于继电保护的影响不仅和暂态过程的幅值有关，而且和其频率有关，也很难提出对不同的互感器的制造更严格要求。
电磁式电压互感器的原理与一般变压器类似，参数折算到二次侧，其等值电路见图3。
电磁式电压互感器的励磁特性为非线性特性，与电力网中的分布电容或杂散电容在一定条件下可能形成铁磁谐振。通常是电压互感器的感性电抗大于电容的容性电抗，当电力系统操作或其他暂态过程引起互感器暂态饱和而感抗降低就可能出现铁磁谐振。这种振谐可能发生于不接地系统，也可能发生于直接接地系统。随着电容值的不同，谐振频率可以是工频和较高或较低的谐波。铁磁谐振产生的过电流和/或高电压可能造成互感器损坏，特别是低频谐振时，互感器相应的励磁阻抗大为降低而导致铁芯深度饱和，励磁电流急剧增大，高达额定值的数十倍至百倍以上，从而严重损坏互感器。
我公司35kV及以下电网为中性点不接地系统，电磁式电压互感器与母线或线路对地电容形成的回路，在一定激发条件下可能发生铁磁谐振而产生过电压及过电流，使电压互感器损坏，但是当采取在电压互感器开口三角或互感器中性点与地之间接专用的消谐器，或选用三相防谐振电压互感器，增加对地电容破坏谐振条件等消谐措施，也可以采用呈容性电磁式电压互感器，即可很好的解决谐振及磁饱和现象，使互感器得到良好的工作状态。
参加文献：
[1] 电力系统设计手册
[2] 中国电气工程大典 第10卷 输变电工程
[3] DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
[4] DLT 866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则
[5] GB 1207-2006 电压互感器
作者简介：
李兆柏（1982-08），男，汉，本科，研究方向：电力网络通信领域
论文作者:李兆柏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：电压互感器论文; 变电站论文; 谐振论文; 电压论文; 互感器论文; 电容论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第5期论文;