电压互感器饱和过电压及避免

电压互感器饱和过电压及避免

由于电压互感器铁芯饱和而产生的过电压(又称为铁磁谐振过电压)是一种最多见的内过电压现象。在某些35kV和10KV系统中，这种现象频繁地发生，严重地影响安全供电。恩平县供电局110kV平富岗变电站35kV系统及35KV城南变电站10kV系统发生电压互感器饱和过电压现象甚为频繁。据不完全统计，82年以来，平富岗变电站35kV系统高压熔丝烧断三十多次，烧毁电压互感器7台、油开关套管闪络3次、用户降压站避雷器爆炸1台。城南变电站10kV系统PT饱和谐振现象更严重，84年2—5月发生5次谐振过电压，熔断9支高压保险丝。5月份发生的两次谐振，烧断5支高压保险丝。

对于这种内过电压现象，许多变电工作人员缺乏理性熟悉。由于饱和谐振过电压常常发生在雷雨期间，因此，当电压互感器高压熔丝烧断了，互感器喷油、冒烟，油开关套管闪络，避雷器爆炸等，通通说成是雷害。把内过电压造成的事故判作外过电压事故，由于判断错误，也就不可能找到正确的预防办法，年复一年，类似的事故不断发生，造成不该有的损失。

一、饱和过电压的产生

接于中性点不接地电网中的电压互感器，为取得监视电网对地绝缘状况的讯号，其中性点是接地的。这种Y接电压互感器的等值电路如图一。图中C11为线路每相的对地电容，L为电压互感器的铁芯线圈电感。正常情况下，铁芯不饱和，线圈感抗大于线路容抗，即XL＞XC11l，二者并联后相当于一个等值电容C´。大家知道，铁芯电感线圈是一个非线性电感原件，当加在线圈上的电压增加，使通过线圈的电流增大时，L的电感值由于铁芯饱和而不断下降。当电压增大到必然数值后，XL＜XC11，就组成了铁磁谐振的条件。这时，线圈电感与线路电容并联相当于一个等效电感L´，它与电源中性点对地电容C0(图一中虚线

部份)

组成串联谐振回路。

饱和谐振可以由几种激发条件造成。雷雨期间，因雷击或风雨造成线路发生弧光接地是最常碰到的“激发”因素。系统发生单相刹时接地时，非接地的两相电压会突然升高到线电压，电压互感器线圈出现的涌流会使它的激磁电感大为减少。对于励磁性能差的电压互感器，就可能使铁芯改换工作点而进入饱和区，若是系统参数适当，就产生谐振。除线路发生单相接地能引发谐振外，有时在电源对只带电压互感器的空母线突然合闸，系统运行方式的突变、负荷发生较大的波动……等情况下，也会激发起谐振。

串联谐振会产生很高的过电压和过电流。实验测量表明，电压互感器饱和过电压可高达3．5倍相电压，过电流值可高达100倍额定电流值；恩平沙湖水泥厂35KV降压站值班人员多次观察到35KV系统相电压指示为44千伏，达3—5秒。一次雷雨中引发谐振，使该站一台35kV避雷器爆炸。太高的过电压不但对系统绝缘薄弱点组成要挟，还会使设备套管闪络。谐振过电流一般是高压熔丝烧断的主要原因；若是谐振持续时间较长，还将使PT线圈过热，严重时可烧坏互感器。六月的一天，一声远雷响事后，35kV江洲变电站信号盘发出接地讯号，约5秒钟后，该站35KV电压互感器即喷油爆炸，高压熔丝也同时炸段。该站在两年内发生两台35KVPT烧毁及三条高压熔丝烧断的事故。在上述设备

事故中，雷击接地只是引发电压互感器铁磁谐振的“激发”因素，互感器、高压熔丝烧毁则是谐振过电压、过电流的结果。

铁磁谐振状态具有“自维持”的特性。若是系统参数适合某一范围，单相接地切除后，还常会产生分频谐振。这就产生一种叫作“虚幻接地”的故障现象。采用倒闸办法改变电路参数或切断谐振能量供给后，虽然能使谐振消失，但无法寻觅“故障”线路。

造成电压互感器饱和谐振的原因，主如果铁芯质量低。有些厂家为缩小铁芯截面或利用低质硅钢片，使铁芯工作点接近饱和区。装有激磁特性易饱和的电压互感器的电网，常会发生饮和过电压。图二是两台不同型号的35KV电压互感器的伏安特性曲线，实验是在二次侧进行的。曲线1是一台JDJJ1一35PJ伏安特性，曲线2为另一台JDJJ2－35PT伏安特性。它们别离与前述江洲变电站83年和84年烧毁的两台PT是同一制造厂而且是同一时期同批出厂的产品。两台PT的励磁特性不好，正常工作点（对应予5．77伏）已接近饱和区。单相接地时，PT的工作电压升高到线电压（对应于100伏），工作点已转入到饱和区深处，因此，这种PT很容易出现谐振过电压。

二、避免电压互感器饱和过电压的办法

（1）选用励磁特性好、在线电压下线芯不易饱和的电压互感器是减少谐振过电压的根本办法。目前国产JDJJ1。2－35和JSJW－10型电压互感器在设计和制造质量方面都有待提高．

（ 2）中性点接地为Y接电压在感器产生谐振提供了回路条件。V接电压互感器（如JD－35型）一般不产生铁磁谐振现象。因此，在一个系统内接入太多的Y接电压互感器会使谐振过电压故障更易发生。前述平富岗变电站35KV系统接有15个变电站（其中35KV用户降压站6个，小水电升压站 7个） Y接PT13组，V接PT3组，这显然是短处。

解除Y接电压互感器中性点接地线就破坏了谐振回路，使谐振不能成立。但JDJJ－35型电压互感器中性点是低压绝缘的，若解除中性点接地线运行，在开关三相不同期合闸刹时，中性点出现相电压，会致使绝缘闪络事故。因此，这种型PT不能解除接地线运行，但可以在一次中性点串接10～20千欧电阻接地，用以消耗谐振能量，抑制铁磁谐振不能发展起来。10KV及以下电压互感器中性点是全绝缘的，高压用户站的Y接电压互感器高压侧中性点宜采用不接地运行。

（3）对于35KV系统，如线路长度超过100千米，安装消弧线圈，就破坏了谐振回路，使饱和庇振难以成立。但要注意，当系统运行方式改变（比如切除部价35KV线路）退出消弧线圈时，如不采取其他消谐办法，内过电压故障仍有可能产生。

（4）在电压互感器二次侧开口三角期并接300－500W白炽灯泡、消谐器或分频继电器，在许多情况下，也能抑制或稍除谐振的产生。

在开口三角统组接入电阻（或白炽灯）是消除谐振过电压较为靠得住、简单易行的方式。可是，并联阻值的大小，除决定于谐振种类外，还与PT的感抗有关。一般地说，并联电阻值小，消谐效果好。可是，由于电压互感器容量，开口三角统组中不允许长期接入过小的电阻，以避免单相接地时，绕组过负荷而烧坏。尤其是35KV系统接有很多台Y接互感器时，应采用分散阻尼消谐，在所有的互感器开口三角绕组都并联阻尼电阻。