中性点非接地系统单相接地及铁磁谐振过电压研究.doc

中性点非接地系统单相接地及铁磁谐振过电压研究 多年运行经验证明，电网中性点绝缘 （非直接接地）系统，由于电磁式电压互感器铁芯饱和，引起的铁磁谐振过电压时有发生，特别是6KV配电网中出现较为频繁，是造成事故最多的一种内部过电压。 当配电网发生这种过电压时，由于电压互感器铁芯的过励磁，导致其绕组的励磁电流大大增加而饱和，严重时可达其额定励磁电流的百倍以上，从而引起互感器的熔断器熔断，油浸式互感器喷油，绕组烧毁甚至爆炸，在某种情况下，这种过电压幅值很高（最大为相电压的3倍左右）引起闪络放电击穿绝缘或引起避雷器爆炸。另外当这种过电压发生有时还会出现“虚幻”接地（假接地）现象。 一.单相接地与铁磁谐振 1从运行角度讲，中性点不接地的配电网中，变电站母线安装的电压互感器组，目前一般都采用JDZJ-6单相干式互感器按三相星型接线，为了构成绝缘监视装置能够测量相电压，因此互感器组的中性点必须接地。而电压互感器生产商家，在设计互感器是按空载特性考虑的。电网正常运行时，互感器励磁电流很小，铁芯不饱和。且互感器组与系统三相对地分布电容并联的，且处于容性状态。见下图 图 谐振电路 如果三只互器器性能一致L1=.L2.=L3=L0（XL1=XL2=XL3=XL0）则并联后的各相导纳 YA=YB=YC=j?C0+1/j?L0 因此中性点不会出现不稳定的位移电压，换句话说即中性点电位与地电位相等为零。 2.当系统中发生某种冲击和扰动时，铁芯电感因受到“激发”而呈现不同程度的饱和，从而破坏了三相电路的“对称性”，中性点必然出现位移，产生50赫兹的工频的过电压，也可能出现的是谐波频率的分频或高频铁磁谐振过电压，这主要区别与激发的条件和成分。由此可见真正的单相接，出现两相（饱和相）电压升高，一相（未饱和相）电压降低为零且较稳定是金属性接地。在这种状态下中性点将会出现（零序分量）的位移电压。在此电压作用下，非接地的两相电压互感器将严重过电压，励磁电流就会大幅度增加，运行时间长就会烧毁电压互感器。因此电力行业有关规程规定，中性点非接地系统，发生单相接地故障时，采用三相五柱式电压互感器，允许运行时间不得超过两小时，如果采用单相电压互感器连接成的三相互感器组，允许运行时间不得超过半小时。（因为三相五柱式在出现零序分量时，零序磁通可通过两边柱铁芯构成回路，主磁路不会出现严重过饱和，不会在短时间内烧毁绕组。） 如果是弧光接地，接地点燃弧，接地不稳定。绝缘监察装置表计指针摆动较大，诱发铁磁谐振的机率很大。众所周知：电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压，实质上是由于电磁式电压互感器的非线性电感与系统的对地电容（分布电容）的谐振所引起的。谐振时中心点位移，三相相电压幅值发生改变，而线电压基本保持不变，因此在中性点处将产生具有零序分量的位移电压。 二产生过电压的必要和充分条件 1系统电源中性点对地绝缘。因为中性点位移电压都属于零序电压，只有电源中性点绝缘的6---35KV系统才有可能发生这种位移电压，因为它们属于小电流接地系统中性点是不不接地的。 2电压互感器一次绕组中性点直接接地。开口三角零序电压绕组为开路状态。如果如果电压互感器高压绕组中性点不接地，则各相绕组跨接在电源的相间电压上，不与对地电容CO相并联，就不会产生位移电压。另外若将开口三角闭合短路运行，则感应的零序电流在三角绕组中构成回路，此电流对互感器高压绕组有去磁作用，可抑制或消除谐振现象。 3电网的对地电容与互感器的励磁电感相匹配，使三相导纳不相等而产生中性点为移电压UO. 4具有一定的外界“激发”条件。在外界的扰动“激发”下使互感器铁芯饱和，导致中性点位移。激发的条件（形式）有： 对带电压互感器组的空母线或空线路突然合闸充电。 由于雷击或其他原因，使线路发生瞬间单相弧光接地，健全相电压突然升高，接地消失后，故障相电压突然恢复上升，会在互赶器一次绕组感应出很大的励磁涌流，导致铁芯严重饱和。 5过电压的特点 对绝缘的电源中性点，位移电压使得相对地出现过电压。 中性点位移电压可以是基频，也能是分频或高频。 中性点位移电压是零序电压，因此在电网中有时会出现“虚幻”接地，即假接地现象。 6电压互感器的影响 铁芯电感伏安特性愈，铁芯饱和的越慢，即谐振激发区域变宽，所需要的阻抗参数XCO/XL愈大。反之容易诱发谐振。 电压互感器损耗的影响，应采用一次绕组直流电阻大的电压互感器。因为其阻尼系数R/XL中 R 为互感器一次绕组直流电阻，XL 为额定电压下的励磁感抗，电阻上的损耗越大，可吸收一部分能量，对谐振有一定的抑制作用。 三 常见的电磁式电压互感器烧坏的原因 1三只互感器电气性能不一致； 在作空载试验（伏安特性试验）时，同一试验电压下不同互感器空载电流（励磁电流）数据分散相差太多。 2运行