探究中性點不接地系統產生諧振的原因及采取對策

（國網河南淅川縣供電公司，河南 淅川 474450）

在實際工作中遇到的中性點不接地系統產生諧振有一下幾個方面。

一、由于系統單相接地故障而引起的諧振

在10KV 中性點不接地系統中，雖然電源側的中性點不直接接地，但電壓互感器的高壓側中性點是接地的，若Ca、Cb、Cc 為各回線路（包括電纜出線和架空線路）三相對地的等值電容，而La、Lb、Lc 則為母線電壓互感器的一次側三個線圈的對地感抗（忽略其線圈電阻）。假設系統發生單相（如A 相）接地時，故障點流過電容電流,未接地的兩相相電壓升高為線電壓,按照規程規定,系統可以繼續運行一段時間(不超過兩小時),電壓互感器B、C 兩相的鐵心線圈相當于與電容并聯，構成了可能產生諧振的并聯電路。由于相對地電壓升高，有可能使得電壓互感器的鐵心出現飽和或接近飽和，（特別是系統發生單相間歇性電弧放電）使線圈的感抗變小，電路中出現容抗和阻抗相等的情況，從而產生了并聯諧振，此時互感器一次側的電流最大，這樣有可能使電壓互感器的高壓側熔斷器熔斷，或者燒壞電壓互感器。此種情況往往在變電所投產初期（線路出線回路少）不是很明顯，但隨著線路出線回路的增多（各回線路對地的等值電容量增大，容抗增大）出現諧振的情況較多。

二、操作過程中引起的諧振

在10KV 系統中，假定L 是電壓互感器一次線圈的電感，C 是各相母線對地電容，由于電壓互感器一次中性點是接地，且各相對地電容的一端也是接地的，在正常情況下，三相電容是對稱的，但是當斷路器向10KV 母線充電時，就存在著以下幾種情況：

1.由于合閘瞬間的三相觸頭不同期性，此時最慢接觸的一相在觸頭間相當于串聯上一個電容（如A 相）。當電容的容抗等于互感器的感抗時即產生諧振，但該狀態下只是使中央信號裝置的電鈴響了一下，儀表擺動一下，但隨著操作的完成該現象隨之消失。

2.由于合閘過程中產生操作過電壓（特別是真空斷路器），此時假設斷路器在合閘操作過程中，A 相出現過電壓，則有可能使A 相電壓互感器鐵心出現飽和，使A 相電壓互感器線圈感抗變小，從而三相的總阻抗出現不平衡，使電壓互感器的中性點對地電壓發生位移現象，從而引起諧振。

3.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。

4.操作程序不規范，未拉開電壓互感器高壓側刀閘，電壓互感器直接向空母線送電，引起電壓互感器鐵磁諧振。我局多個變電站在施工驗收準備送電是出現過此類現象。

根據諧振的出現原因，來分析我局變電站出現諧振現象的性質：

當主變投入運行，對母線進行充電過程中，先將10KV 電壓互感器投入運行，這種情況屬于操作不當引起的諧振第4 種情況。10KV 母線發生諧振，電壓互感器發出強烈的噪聲，開口三角有零序電壓產生，三相相電壓表指示升高。消除這種情況，可迅速投入一條空載線路，改變諧振條件，故障即會消失。

今年我局在35KV 徐鎮變電站技改驗收送電時曾經發生過一次諧振現象，10KV 母線恢復送電后電壓正常，當10KV 徐鎮線送電時，電腦監控屏報10KV 電壓互感器3U0 出現零序電壓告警，A、C 相指示降低，B 相電壓指示升高未超過線電壓，A、B、C 三相電壓很不穩定且來回波動。當時判斷為是由于10KV 線路接地而引起的。斷開10KV 徐鎮線開關后現象消失，通知線路查線并沒有發現有接地現象存在，重新送電又出現該現象。這時檢查發現10KV 徐鎮線送出后無用電負荷，驗收組重新分析討論原因，我提出可能是徐鎮線開關操作機構前期曾更換過，真空開關是否調整好，試驗數據是否合格。經過停電試驗發現徐鎮線開關試驗數據不合格，開關根本合不到位，造成接地假象，開關調整試驗合格后送電，一切恢復正常。

正確分析了鐵磁諧振過電壓產生的原因，結合實際運行經驗，有針對地提出了以下消諧措施：

1.系統中除在電源側為了監視絕緣而必須將電壓互感器高壓側的中性點接地外，其他的特別是用戶的電壓互感器盡可能不接地。因為并聯電壓互感器的臺數越多，網絡總的勵磁特性就越飽和，諧振也就越容易發生。

2.采用勵磁性能較好的電壓互感器，電壓互感器的勵磁特性差越好，產生諧振的電容參數范圍就越小，諧振發生的概率就越小。

3.提高斷路器的檢修質量，確保合閘操作的同期性，減少操作過電壓

4.對在空載母線的充電中產生的諧振，可以采用先投入空載線路的方法，以改變其諧振的條件。

5.電壓互感器二次側開口三角繞組并聯小電阻或接消諧器也可以有效消除諧振，并不影響正常的運行。但是，事故原因是多樣的，如果重復諧振或持續時間較長，這種方法仍不能很好的消除諧振。

6.電壓互感器高壓側中性點經電阻接地，就可以破壞電網的諧振條件。因此，對于消除諧振有直接作用。單純從消諧效果來看，中性點電阻愈大愈好，若電阻為無窮大，即電壓互感器高壓側中性點不接地，則不會發生諧振；但電阻太大，會使電網單相接地故障時開口三角電壓太低，影響接地指示靈敏度。目前使用最多的是在一次側中性點上串接非線性電阻，它的特點是在正常運行時呈現小電阻配合電壓互感器中性點的絕緣，當發生諧振時呈現大電阻消除諧振過電壓，消除諧振的能力大大增加。