配电网电压互感器铁磁谐振过电压抑制研究.pdf

中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 配电网电压互感器铁磁谐振过电压抑制研究 1 1 1 高 伟 王德意 杨国清 （1.西安理工大学 水利水电学院电力工程系 陕西 西安 710048） 摘要：对配电网中电压互感器(Potential Transformer, PT)铁磁谐振现象进行了研究；指出电压互感器现场运行的主要问题是 铁磁谐振过电压，阐述了铁磁谐振过电压的产生机理；对常用消除谐振的措施加以分析对比，提出了防止铁磁谐振过电压的建 议。 关键词：电压互感器；配电网；铁磁谐振；过电压；消谐装置 1 引言 电力系统中大量的储能元件，如电压互感器（简称：PT）、变压器、电抗器等电感元件；电容器、线路对 地电容、断路器的断口电容等电容元件，组成了许多串联或并联回路。在正常的稳定状态下运行时，不可能 [1,2] 产生严重的振荡。但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能发生谐振 。 PT 一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁心磁通密度不高，铁心并不饱和，如在过电压下铁心饱和 了，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振，这时的谐振称作铁磁谐振。PT 铁磁谐振是配电网中最为频繁出 现和造成事故最多的一种内因过电压现象,它不仅造成系统过电压，而且造成 PT 过电流、过热冒油、爆炸、 母线短路、PT保险熔断等事故，严重影响配电网的安全运行[3]。本文对配电网中电磁式 PT引起的铁磁谐振过 电压进行了研究分析，提出了抑制方法。 2 PT 铁磁谐振过电压产生机理 在中性点不接地的电网中，为了监视系统各相对地的绝缘状况，在发电厂、变电所母线上常安装有 YN接 线的电压互感器。设三相电网每相对地接有 PT、电感L 和对地电容 C ，且L 和 C 是并联的，如图 1所示。 n n 图1 PT电感与线路对地电容等值电路图 图 1 中的 EA 、EB 、EC 为三相对称电源电势，EA EB EC UΦ (UΦ 为相电压)，正常运行时电压较低， PT铁芯不会饱和，XC XL ；PT感抗XL 与导线对地容抗XC 并联后等值阻抗为容性，相当于一个等值电容 C ′；若系统遭受干扰，例如 B、C 两相 PT 的铁芯可能出现饱和，使感抗XL 下降，达到一定程度时，会使XC XL ， 则XL 与XC 并联电路等值于一个电感 L′。 在实际运行中，若 A相发生瞬时接地或其它扰动，突然使 B、C相电压升高为线电压时, B、C 相对地阻抗 变成等值电感 L′，而 A相对地仍为一个等值电容 C′，三相对地导致失去对称性，使电源中性点 O 出现零序 电压 E，此时等值电路如图 2 所示。其串联谐振电路如图 3所示。 - 1 - 中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林