（丰满大坝重建工程建设局 吉林省吉林市 132108）
摘要：丰满电厂新生产控制楼10kV配电系统在备用电源切入试验过程中，进线柜A相PT发生烧损，本文对这一现象进行了多角度分析，分析了原因与防范措施。
关键词：中性点不接地系统 铁磁谐振 防范措施
1引言：
丰满电厂新生产控制楼10kV配电系统为中性点不接地系统，2014年10月24日，在备用电源切入试验过程中，进线柜A相PT发生爆裂。初步分析为电缆长度2.6km诱发铁磁谐振造成PT烧损。
图1 中性点不接地系统母线的电压测量及绝缘监察接线及向量图
2原因分析：
在35kV及以下中性点不接地系统中，国内目前都是利用电磁式PT开口三角构成的绝缘监察装置来监视系统的绝缘状况，在系统中有着极其重要的作用，如因PT自身出现问题，造成事故原因是多种的，根据此事故分析原因如下：
图2 烧损图片
（1）自身质量不过关
制造过程中自身身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等原因，可导致PT发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿。该类型的PT一次侧绕组发生匝间短路，这样电流会迅速增大，铁磁也将迅速饱和从而导致谐振过电压，使绝缘击穿造成事故。
（2）线路路径过长
此电缆长度为2.6km，当PT投在较长母线上时，由于母线对地电容C0较小，使得容抗X0较大而线路中的感抗XL是随系统电压的变化而变化的不可避免的有较大的电压波动，当电压波动过程中X0/XL=1时激发谐振PT产生磁饱和过电压，使PT的工作点处于伏安特性的非线性部分因而使回路中的电流大幅度增加从而导致高压熔丝熔断PT烧毁。
系统的电容电流也可用下列经验公式计算
Ic=(2.7-3.3)Uel10-3,A ?
式中Ue电网的额定线电压，kV；l输电线路长度，km；2.7系数，用于无避雷线线路；3.3系数，用于有避雷线线路。
式?适用于单回木杆线路。若为金属或水泥杆塔，电容电流约增加左右；若为双回路，应将其折算为单回路，可取其等效长度为l’=(1.7-1.4）l。其中l为每一回路的长度，1.7适用于左右的线路；1.4适用于左右的线路。
另外，电容电流也可以写成式??
?
除上述情况外，电网零序电容还对谐振过电压、过电流的大小和谐振频率有一定影响。
高压PT二次负荷偏重，一、二次电流较大，使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成PT内部绕组发热增加，尤其是在电压高于PT额定电压（6kV）情况下，PT内部发热更加严重；再者，属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相PT更加容易发生热膨胀爆裂。熔断器被熔断。
（3）其他影响：
1）激发程度。实际激发试验表明，即使阻抗参数XC0/XL落在谐振区域内，也并不是每次都能激发起稳定的谐振。这是因为谐振的产生不仅与XC0/XL有关，还与电压冲击、涌流大小、合闸相角等激发因素有关。激发程度不同时，互感器饱和程度有异，因此谐振特性就不相同。
2）回路的阻尼作用。当激发起中性点不稳定过电压后，无论是基波、三次谐波还是1/2分次谐波谐振，总是由电源供给谐振所需的能量。如果输入和输出的能量得以平衡，谐振将维持下去；如果能量平衡关系一旦被破坏，则谐振便会自动消除。
根据谐振原理，增大回路电阻可使谐振区域缩小，维持谐振所需的电压提高，从而能阻尼振荡。
3）电网频率的变动。电网频率的变化，使谐振回路中的阻抗参数发生变化，是导致谐振现象不稳定的重要原因。
电网频率变动可能使谐振现象突然发生；突然消失；也可能使谐振由一种状态转变为另一种状态。
3防止谐振的措施：
消除铁磁谐振应采取的措施包括：消耗谐振能量抑制谐振的发生；改变电感和电容去除谐振条件；在系统中采取不同的接地方式或采取临时倒闸措施。
（1）选择质量可靠的PT
彻底解决铁磁谐振，要选用国内知名厂家产品，励磁伏安特性好的PT，在过电压水平下不足以进入深度饱和区，因而够不成谐振条件。
（2）加装消谐装置
在PT一次绕阻中性点与地之间加装非线性电阻一次消谐器在PT高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻（见图3）起阻尼与限流的作用，在单相故障消失时低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上从而大大抑制了低频饱和电流，使PT高压熔丝不易熔断同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro使PT饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上从而避免了铁芯饱和限制了PT饱和过电压的发生。
图3 中性点与地之间加装非线性电阻一次消谐器
其局限性是由于电网的复杂性各配网电容电流大小、线路故障性质、PT伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，一次消谐器自身的热容量有限难以保证在PT中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持续时间较长时个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断甚至PT烧损，相对较大的一次消谐阻尼器在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下仍可损坏装置，Ro的数值若选用太小相当于没有增加零序电阻限制PT饱和过电压的作用不大，从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞即PT高压侧绕组中性点变为绝缘PT的电感量不参与零序回路也就不存在PT饱和过电压，但Ro太大当网络出现单相接地时大部分零序电压降在Ro上会使开口三角形电压太低(电网对地电压在PT励磁电感Lp与Ro间分压)PT零序电压U0的测量值有误差影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作，因此不适宜使用在对零序电压幅值和角度精度要求较高的场合如微机接地选线装置。而且一次消谐器只能限制本PT不发生谐振，对电网中的其他PT无效，当发生单相接地故障时且系统中有多台高压侧中性点接地的PT同时运行则必须每台PT均在中性点安装消谐电阻器方有效。
4小结：
电磁式PT烧毁的根本原因是过电流，而过电流又往往起因于过电压。几种谐振过电压及其在PT中产生过电流的原因已进行叙述，这里着重指出两点：
（1）电网中谐振回路的组成，电感元件基本上是PT自身，而在10kV及以下的电网中，小容量的配电变压器也是谐振的电感元件。
（2）防止PT在谐振过电压下的烧损，根本的措施是改善其励磁特性。辅助措施是：对电网宜采用在PT开口三角绕组回路投入阻尼的方法；对10kV及以下的电网，宜在PT的中性点接入零序PT或阻尼电阻。即可有效降低系统铁磁谐振的发生。
参考文献：
1、《输变电设备故障诊断与事故处理实用手册 》第十章 互感器故障诊断与事故处理 2001年9月
2、《输变电设备的状态检修》2004年6月
3、《PT谐振分析及抑制措施》2013年12月
作者简介：
宋明钰（1977），男，本科，工程师，现从事电气一次设备管理工作。
论文作者:宋明钰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/8
标签：谐振论文; 过电压论文; 电压论文; 电流论文; 电网论文; 回路论文; 电阻论文; 《电力设备》2016年第19期论文;