PT鐵磁諧振抑制措施的分析與研究

崔繼勇

摘 要 本文針對油田各變電站的參數情況，詳細分析了鐵磁諧振的產生機理以及各種消諧措施的利弊和適用情況，同時從參數計算方面提出了對于抑制鐵磁諧振的主要方法，對油田各變電站的實際情況提出了改進意見，為以后整改及優化提供一定的依據。

關鍵詞 鐵磁諧振 電壓互感器 消諧器 PT燒毀

1勝利油田PT燒毀現狀分析

1.1油田配電系統變電站PT接線方式調查

通過對勝利油田27個典型變電站調查統計得出，就PT接線方式及消諧措施而言主要有：3PT接線方式、3PT+二次消諧器、3PT+二次消諧器+一次消諧器、4PT、4PT+二次消諧器幾種主要接線方式。其中大多數變電站使用的消諧器均為WNXIII系列，個別站使用的還有RXQ、HYR-3兩種型號的消諧裝置。

1.2 PT燒毀的原因分析

通過對近期所發生的PT燒毀故障的變電站進行現場調研發現：燒毀的PT幾乎都為內部爆裂且繞組燒毀；每次故障中一次保險熔斷現象較少；對二次接線檢查也并沒有發現接線錯誤等現象。綜上所述，可以看出PT燒毀故障基本均由鐵磁諧振所導致。

2 PT鐵磁諧振的產生機理

在35kV及以下電壓等級的中性點不接地系統中，PT的各相對地電感為La、Lb、Lc，線路側對地分布電容為Ca、CB、CC，電源側三相電勢為Ea、Eb、Ec，則系統簡圖如圖1所示，由圖中可以看出，每相的對地導納為：

Y=j（C）

總導納為Ya+YB+YC，正常運行時，勵磁電感遠大于分布電容，三相對地負荷平衡且為容性，中性點虛擬電位為零。當系統發生波動時，可能會使PT的電感瞬間飽和，使電感值急速下降，對地導納變為感性，此時總導納可能為零，則會發生串聯諧振，產生內部諧振過電壓，此時中性點虛擬電壓變為：

由于擾動的隨機性，PT的飽和相也是隨機的，導致虛擬中性點電位在很大的范圍內波動，產生系統內部過電壓，使PT相間或繞組間絕緣變弱甚至擊穿放電，從而使PT燒毀。

PT的諧振分為多種，如上所述為基頻諧振；當系統的分布電容C很大或PT的電感L很大且回路自振角頻率較高時，則易發生分頻諧振；當系統分布電容和勵磁電感較小時，則易發生高頻諧振。對于油田電網來說，其結構復雜、負荷特殊，需系統分析各變電站的系統參數從而確定其易發生鐵磁諧振的類型，有針對性的采用相應的消諧方式才能達到較好的效果。

3鐵磁諧振類型的分析與確定

明確各種系統參數下PT諧振的類型，才能更有效的提出相應的解決措施。對于各種類型的諧振，分頻諧振更易使PT鐵芯磁飽和，激發過電流，更容易燒一次保險；基頻諧振容易激發過電壓燒毀PT繞組等。對于不同的諧振類型，可配合使用不同的消諧方式，會達到更好的消諧效果。

根據Peterson諧振曲線，明確各種不同系統參數下，發生諧振時，落入的諧振區間，從而可明確每個系統中產生諧振的種類，根據不同的諧振種類制定相應的消諧方式。

根據XC/XL的比值，來確定諧振類型，而計算XC/XL的比值，可采用電容電流測試儀對系統的電容電流進行測量或理論計算系統對地容抗XC。系統感抗XL的計算采用PT伏安特性計算法，由伏安特性點計算出低壓側的感抗并折算至高壓側即可作為系統感抗XL。

4消諧措施的分析與比較

4.1 PT中性點串接阻尼電阻

在早期的部分變電站采用此消諧方式，該措施由于阻尼電阻較大，使通過PT繞組的電流被加以限制，降低了PT的飽和程度，伴隨不同程度的電壓升高，電阻的分壓比上升，飽和電感分壓比下降，同樣起到降低PT飽和的作用。因此，這種方法可以防止PT飽和并可以抑制一次涌流。

4.2中性點串接零序PT

在電壓互感器高壓側中性點串接單相電壓互感器，主電壓互感器為三相PT，其一次線圈接為星形，中性點經零序PT接地。此種接線方式，在系統發生單相接地或其他原因造成電壓升高時，零序電壓幾乎全部分在單相PT上，三相PT上的電壓仍為相電壓，起到保護作用。

4.3 WNX型消諧器

WNX型消諧器可區分分頻和高頻諧振，靠瞬時多次短接開口三角繞組進行消諧，當系統發生單相接地故障時則不動作，由電腦邏輯芯片控制。但此種消諧器當發生基頻諧振時，在開口側顯示出來的電壓波形和幅值，與單相接地情況下的基本相同，使消諧器無法正確判斷，且不能限制PT的一次涌流。

4.4中性點串接RXQ型消諧器

RXQ型消諧器采用非線性電阻作為主要電阻體，在正常運行時，消諧器上電壓不高時呈高阻值，使諧振在起始階段不易發展；當出現系統故障時，消諧器上電壓較高，呈低阻值，滿足PT開口電壓要求。

5抑制PT燒毀的措施和建議

根據勝利油田各變電站多年來的運行經驗，以及上述對于鐵磁諧振的產生機理的分析，提出以下改進建議與方案：

（1）在易發生基頻高頻諧振的系統，宜采用加裝4PT的方式，諧振抑制效果較好。

（2）易發生分頻諧振的系統，宜采用加3PT+二次消諧器+一次消諧器方式效果較好。

參考文獻

[1] 解廣潤.電力系統過電壓[M].北京：水利電力出版社，1985.