電力系統中電壓互感器單相接地與諧振區別分析

傅新凱

（明水縣電業局，黑龍江 明水 151700）

隨著電力系統的快速發展，電力設備的發展也越來越快速。被廣泛應用的電壓互感器是一種儀表式變壓器，它通過各元件之間的連接可以有效地檢測出電力設備是否正常運行及出現哪些故障。在電壓互感器使用過程中會出現兩種現象。一種是單相接地，另一種諧振，它們對電力設備的正常運行有著很重要的影響。下面我們就分別介紹一下二者之間的區別。

1 電壓互感器單相接地

在電壓互感器單相接地過程中，如果發現中性點接地的情況，就必須進行及時地解決，因為一旦出現這種情況，就會導致電力設備產生相當高的電壓，超出了電力設備所能夠承受電壓范圍，對于電力設備的使用壽命及絕緣性產生不利影響，而且會增加電力設備使用后期故障出現的頻率；如果不接地的話，系統雖然出現了故障，但電力設備仍然可以繼續運行一點時間，而且還會致使供電出現連續性高的現象。

1.1 當中性點不接地系統中發生金屬永久性單相接地時，如A相接地（針瓶、吊瓶、懸瓶、避雷器擊穿、配電變壓器繞相絕緣擊穿等），則UAN=0，非接地相UBN和UCN的電壓表指示由正常的五十八伏升高到線電壓一百伏，電壓互感器開中三角兩端將會出現幾十伏電壓（在正常的情況下只是有大約三伏），起動絕緣檢查繼電器發出接地信號并報警。

1.2 在電力系統運行過程中，如果出現單相接地故障，也可以稱之為非金屬性短路接地情況，就會導致電力設備的電壓比正常情況下要低很多，而且在電壓互感器的開口處的電壓也只是七十伏，這對于電力系統的運行時十分不利的。這就需要由專門技術人員進行絕緣檢查，而且應該發出接地信號并及時地報警。

1.3 如果電力系統一旦出現單相接地的現象，就會導致故障點流過很大的電流，這就會導致沒有接地的兩相電壓超過三倍，這就會嚴重地影響電力設備的正常使用，也會造成電力系統中線路之間的正常連接，值得注意的是這時候的電壓互感器中的電阻式非常大的，所流過的電流就會非常的小。在通常情況下，一旦這種單相接地故障點被消除，就會導致故障點中已經充滿電荷必須通過電壓互感器中的線圈接入地中。通過仔細的觀察就會發展在這一過程中，出現電壓突變現象，導致互感器中的線圈中的電流瞬間的增強，甚至出現飽和的狀況，這就導致電壓互感器出現串聯諧振。電力設備中的故障點的切除時間主要和接地電弧熄滅的時間有關。這也就說明了電力系統出現單相接地現象時，不一定會出現瞬間激磁電流，此外熔斷器出現的狀況也各不相同。

2 電壓互感器諧振

如果電力系統出現了諧振現象，電壓互感器將會產生過電壓使電流激增，此時不僅會造成一次側熔斷器熔斷外，還會導致電壓互感器燒毀。在一些個別情況下，還會引起避雷器、變壓器、斷路器的套管發生閃絡或爆炸，嚴重地影響到電力系統和設備的正常運行。對于Y0/Y0電磁式電壓互感器，在正常情況下，互感器中的線路發生的單相接地不會出現鐵磁諧振過電壓，但是當出現下列情況時，才可能引發鐵磁諧振。

2.1 隨著電力設備使用年限的增多，一些小型的變壓器中的絕緣部分出現了老化現象，這就會造成變壓器中的線圈出現層間短路的現象。這時候雖然電力系統中單相接地中的電流很小，這就會造成變壓器中的負荷電流突然大出很多。如果在電壓互感器使用過程中出現了單相接地的故障問題，電流就會對絕緣能力加強的絕緣油進行接地放電，這會產生很不穩定的電網諧振。

2.2 隨意帶負荷拉開分支線路隔離刀閘，或帶負荷拉開配電變壓器的高壓跌落保險，造成刀閘間弧光短路而引發諧振。

2.3 在電力設備使用過程中也會因為人為的原因出現諧振現象。操作人員沒有按照相關的規定進行操作，沒有及時地拉開互感器的高壓側刀閘，這就會導致互感器直接送電到空母線之中，這就會導致諧振。

2.4 運行中的電壓互感器諧振過電壓可在三相同時發生，這就會導致各相電壓嚴重地不平衡。如果將電壓互感器負載全部退出，重新測量其結果就會發現其與未退出負載前的電壓完全相同。在電壓互感器使用過程中，應該積極地檢查電壓互感器一次側熔斷器是否完好，在排除主變和電壓互感器本身故障的可能性后，甩開電壓互感器的避雷器，電壓顯示與未甩開避雷器之前相同，而且每次投入時的電壓表指示數值均有變化。這是由于各相母線對地的相位不同，對地電容的大小有差異。此外，在使用電壓互感器過程中，都會因為接觸電阻和每次使用時期的力量和速度的不同產生相應地變化，這也是造成諧振程度不同的主要原因。

2.5 在使用電壓互感器的過程中，如果出現各相相對地參數不平衡，加上合閘瞬間相位角的即性原因，導致一相至兩相，甚至三相同時出現諧振現象。如果發生的是分頻諧振，因其頻率較低，電壓表會有周期性振動，但由于此時的感抗小，電壓互感器的激磁電流很大，往往會將電壓互感器燒毀，導致電力設備無法繼續使用，對于電力系統的正常使用的影響也是十分大的。

3 消除鐵磁諧振的技術措施

3.1 選擇勵磁特性好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。

3.2 在同一個10kV配電系統中，應盡量減少電壓互感器的臺數。

3.3 在三相電壓互感器一次側中性點串接單相電壓互感器或在電壓互感器二次開口三角處接入阻尼電阻。

3.4 在母線上接入一定大小的電容器，使容抗(Xc)與感抗(XL)的比值小于0.01可避免諧振。

3.5 系統中性點裝設消弧線圈。

3.6 采用自動調諧原理的接地補償裝置，通過過補、全補和欠補的運行方式，來較好地解決此類問題。

結語

通過對電壓互感器單相接地和諧振兩種現象區別的詳細闡述。在通常情況下，如果電力系統中單相接地出現了故障，雖然對電力系統會有一定的影響，但是仍然可以保證其運行一段時間。而電壓互感器的諧振一旦出現故障，對于電力系統的影響是單相接地故障產生影響的幾倍，二者的故障表現是比較相似的，需要專門的技術人員對其進行仔細地檢查，避免誤認為是單相接地故障而得不到及時解決。

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