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10kV不接地系統(tǒng)的電壓互感器經(jīng)常出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷、甚至互感器燒毀等異常故障，這不僅影響了電能表的準(zhǔn)確計(jì)量，而且還容易造成保護(hù)裝置和安全自動裝置的誤動作，嚴(yán)重危及配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。
為什么出現(xiàn)接地故障時容易造成PT損壞故障呢?給大家簡單講一個深入淺出的漸進(jìn)式分析過程吧。
一、首先，了解一下電壓互感器的用途
把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，監(jiān)視母線電壓及電力設(shè)備運(yùn)行狀況，并供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。標(biāo)準(zhǔn)電壓使儀表和繼電器規(guī)格統(tǒng)一，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離，且二次側(cè)可設(shè)接地點(diǎn)，確保人員及二次設(shè)備的安全。可以說，電壓互感器就是一個有著特殊結(jié)構(gòu)和使用形式的小型變壓器。
二、然后，了解一下電網(wǎng)諧振的定義
電力系統(tǒng)的任一回路都可簡化成電阻R、感抗wL、容抗1/wC的串并聯(lián)回路。不管是串聯(lián)還是并聯(lián)回路，當(dāng)容抗1/wC和感抗wL相等時，這個回路就會發(fā)生諧振。
三、諧振如何影響電壓互感器正常工作
10kV中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中的電磁式電壓互感器一次繞組是電網(wǎng)對地唯一的金屬性通道。單相接地或消失時，電網(wǎng)對地電容通過PT一次繞組有一個充放電的過渡過程。試驗(yàn)測得此時常常有最高幅值達(dá)數(shù)安培的工頻半波涌流通過PT，此電流足夠?qū)T高壓熔絲熔斷。在這一瞬變過程中，互感器高壓繞組中將會流過一個幅值很高的低頻飽和電流，使鐵芯嚴(yán)重飽和，飽和后的電壓互感器勵磁電感變小，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對地阻抗趨于感性，此時若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對地電感與對地電容相匹配，就形成三相或單相共振回路，可激發(fā)各種鐵磁諧振過電壓，造成高壓互感器燒毀。由此可見，如果遇到斷斷續(xù)續(xù)的接地故障(一般表現(xiàn)為單相接地)，是非常容易燒毀電壓互感器，或熔斷高壓熔絲的。上文中提到鐵磁諧振這個詞，所以還有必要講一下鐵磁諧振的產(chǎn)生過程。
四、鐵磁諧振的產(chǎn)生過程及危害
電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振的回路中，電感元件和電容元件就會產(chǎn)生過電壓和過電流，此時的電場能量(電容)與磁場能量交換達(dá)到最大值。在高壓回路中，由于線路等電氣設(shè)備對地存在分布電容，再加上電壓互感器之類的非線性鐵磁元件電感的存在，具備了構(gòu)成諧振的必要條件，一旦系統(tǒng)電壓發(fā)生擾動，就有可能會激發(fā)諧振，由于鐵磁元件的非線性(如鐵芯飽和時感抗會變小)，這一諧振會進(jìn)一步增大，當(dāng)出現(xiàn)wL=1/wC時，這種諧振稱為鐵磁諧振。鐵磁諧振對地產(chǎn)生很高的過電壓，此電壓可能是額定電壓的幾倍至幾十倍，致使瓷絕緣放電，絕緣子、套管等的鐵件出現(xiàn)電暈，電壓互感器一次熔斷器熔斷，嚴(yán)重時將損壞設(shè)備。
五、鐵磁諧振的產(chǎn)生原因
在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生鐵磁諧振的具體原因，可能有以下幾方面：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地、單相斷線或跳閘，三相負(fù)荷嚴(yán)重不對稱等。其中，單相接地故障是鐵磁諧振最常見的一種激發(fā)方式。與電壓互感器鐵芯的飽和程度有關(guān)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中使用中性點(diǎn)接地的電壓互感器時，若其鐵芯過早飽和則更容易產(chǎn)生鐵磁諧振。倒閘操作過程中由于運(yùn)行方式恰好構(gòu)成諧振條件，如三相斷路器不同期分合時，都會引起電壓、電流波動，引起鐵磁諧振。終上所述，電壓互感器比較嚴(yán)重的故障都跟鐵磁諧振有關(guān)系，如何消除或減少鐵磁諧振是確保電網(wǎng)正常運(yùn)行和保護(hù)電壓互感器的重要措施。如何消除鐵磁諧振要先認(rèn)識一下發(fā)生諧振的震蕩頻率。
六、諧振的振蕩頻率分析
Xc0是系統(tǒng)每相容抗;Xm為電壓互感器的單相繞組在額定線電壓作用下的對地勵磁電抗。當(dāng)比值Xc0/Xm較小(在0.01～0.07)時發(fā)生的諧振是分頻諧振。電容和電感在振蕩時能量交換所需的時間較長，振蕩頻率較低。當(dāng)比值Xc0/Xm較大(在0.55～2.8)時發(fā)生的諧振是高頻諧振。發(fā)生高頻諧振時線路的對地電容較小.振蕩時能量交換較快。當(dāng)比值Xc0/Xm接近于1時，發(fā)生諧振的諧振頻率與電網(wǎng)頻率相同，故稱之為基頻諧振?？梢哉J(rèn)為：當(dāng)Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8時，系統(tǒng)不會發(fā)生鐵磁諧振。知道這一點(diǎn)，基本可以知道防止鐵磁諧振的方法和措施了。
七、防止鐵磁諧振產(chǎn)生的措施
改變XC/XL的比值，如使用電容式電壓互感器(CVT)或在母線上接入一定大小的電容器，使XC/XL<0.01來避免諧振。電壓互感器開口三角繞組兩端連接一個適當(dāng)數(shù)值的阻尼電阻R(約為幾十歐)。對該供電區(qū)域10kV、35kV系統(tǒng)電容電流進(jìn)行實(shí)測，對電容電流超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的變電站安裝消弧線圈和消諧裝置。經(jīng)過以上改良，也就基本可以消除10kV不接地系統(tǒng)接地故障造成電壓互感器燒毀的故障。但萬事也不是絕對的，還需要日常保養(yǎng)和對系統(tǒng)的了解、維護(hù)，比如：對10kV架空裸導(dǎo)線定期進(jìn)行隱患排查，使其遠(yuǎn)離樹木、建筑物等。在有可能發(fā)生接地故障的線路加裝絕緣護(hù)套，市區(qū)或叢林密集地區(qū)用架空絕緣導(dǎo)線代替裸導(dǎo)線。從特性上應(yīng)該了解鐵磁諧振產(chǎn)生的根本原因是鐵心飽和，即電壓互感器的勵磁特性不好;電壓互感器的非線性鐵磁特性又是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，鐵磁元件的飽和效應(yīng)本身，也限制了過電壓的幅值;回路損耗也使諧振過電壓受到阻尼和限制。所以，在運(yùn)行維護(hù)中，應(yīng)該首選勵磁特性好的電壓互感器替換原來的互感器。
