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[择要] 电厂供电系统中，由于电压互感器（PT）的非线性电感与线路对地电容的匹配而引起铁磁谐振过电压，直接威胁电厂系统的运行，严重时会引起PT的爆炸，造成事故。本文将简单阐述谐振的产生及防治措施。
[关键词] 谐振过电压；微机消谐；消谐电阻
电厂的6kV~35kV一般采用中性点不接地系统，往往由于电磁式电压互感器(PT)铁芯饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压，造成PT高压熔丝熔断，甚至使PT烧损，其具有如下特点：
（1）产生铁磁谐振的必要条件是铁心电感的起始值和电感两端的等效电容组成的自振频率必须小于并接近于谐振频率。（2）回路参数平滑地变化时，谐振电压、电流会产生跃变。（3）谐振时产生反倾现象，即谐振后电感上的电压降由原来与电源电势相同变为相反，电容上的电压降由原来与电源电势反向变为同向。（4）谐振频率必须是由电源频率基波和它的简单分数倍分率或整数倍高频。（5）谐振后可自保持在一种稳定状态。（6）谐振一般在经受到足够强烈的扰动时外激产生，在一定条件下也可以自激产生。
近年来消除谐振，限制过压的措施是多种多样的，较普遍的是采用在PT二次侧开口三角形绕组两端接消谐器的方法，以及近年来采用的在PT一次侧中性点对地接消谐电阻的方法，这两种消谐措施各具特点，应因地制宜，合理选用。 1、 PT开口三角形绕组两端接消谐器的消谐方法1.1 原理 对这种PT饱和过电压，通常是在PT二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在PT高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。Ro值越小，在PT励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由PT饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。当Ro=0，即将开口三角形绕组短接，则PT三相电感值就变成漏感，三相相等，PT饱和过电压也就不存在了。但当电网内发生单相接地时，PT开口三角形绕组两端会出现100 V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，PT也可能因电流过大而烧损，所以现在变电站一般采用微电脑多功能消谐装置。当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接(若系统发生单相接地，则不起动消谐装置)，使PT饱和过电压迅速消除。由于短接时间极短，故不会给PT带来负担。1.2 优点采用微机多功能消谐装置，来消除PT饱和过电压效果良好，且一个系统通常只要接一台消谐器即可起到消谐作用。1.3 局限性 随着电力电缆比例显著增大，PT高压熔丝经常熔断，并不一定都是由于PT饱和过电压引起的。当电网对地电容3Co较大，而电网间歇接地或接地消失时，健全相Co中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的PTLp形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使PT饱和，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5Hz。由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝。2 PT中性点接消谐电阻的消谐方法 采用PT中性点装设电阻Ro既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除PT饱和过电压的作用。通过多个电厂运行反馈情况来看，效果良好。
2.1 原理 当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相(A、B)的电压升高到线电压，其对地电容Co上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于PT的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过PT高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，PT高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使PT铁芯严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在PT高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小，还与PT伏安特性有很大关系，PT铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。在上述情况下，若在PT高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使PT高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使PT饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，限制了PT饱和过电压的发生。 2.2 Ro阻值的选择 Ro的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，限制PT饱和过电压的作用不大。从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞，即PT高压侧绕组中性点变为绝缘了，PT的电感量不参与零序回路，也就不存在PT饱和过电压。但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低(电网对地电压在PT励磁电感Lp与Ro间分压)，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。从大量的试验中得出：6～10 kV电网，Ro可取30～50kV变电所接地报警启动电压一般整定为15～30V，按开口三角形电压不小于80 V来考虑。消谐器一般由多个电阻元件并、串联组成。其电阻值是非线性的，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值,使谐振在起始阶段不易发生；当电网单相接地时，消谐器上电压较高(10 kV电网，消谐器上电压为1.7～1.8 kV)，电阻呈低值(10 kV电网的消谐电阻降到数万欧姆)，可满足PT开口三角形电压不小于80 V的要。LXQ型消谐器在大电流(数百毫安)通过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散，基本能够满足弧光接地对Ro热容量的要求。 2.3 局限性 由于供电系统网络的复杂性，各子系统的电容电流大小、线路故障性质、PT伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，难以保证在PT中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持續时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至PT烧损。所以消谐电阻的热容量有待进一步提高。 在PT开口三角形绕组两端接微电脑消谐器能够抑制PT饱和过电压，且一个系统一般只要接一台就可以，但它有一定局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于供电系统规模较小、对地电容不大的电厂。而在PT高压绕组中性点接消谐电阻既能消除PT饱和过电压和抑制低频饱和电流，防止高压熔丝熔断，同时只要阻值选择适当，就不影响PT的正常运行，但每一台PT都必须装设(尤其是较易发生铁芯饱和的PT)，适用于供电系统较大、对地电容较大的电厂。所以在实际应用中，应根据电厂供电系统的实际情况，合理选用一种或各种消谐装置配合使用，如有必要还应配合其它方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。
[关键词] 谐振过电压；微机消谐；消谐电阻
电厂的6kV~35kV一般采用中性点不接地系统，往往由于电磁式电压互感器(PT)铁芯饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压，造成PT高压熔丝熔断，甚至使PT烧损，其具有如下特点：
（1）产生铁磁谐振的必要条件是铁心电感的起始值和电感两端的等效电容组成的自振频率必须小于并接近于谐振频率。（2）回路参数平滑地变化时，谐振电压、电流会产生跃变。（3）谐振时产生反倾现象，即谐振后电感上的电压降由原来与电源电势相同变为相反，电容上的电压降由原来与电源电势反向变为同向。（4）谐振频率必须是由电源频率基波和它的简单分数倍分率或整数倍高频。（5）谐振后可自保持在一种稳定状态。（6）谐振一般在经受到足够强烈的扰动时外激产生，在一定条件下也可以自激产生。
近年来消除谐振，限制过压的措施是多种多样的，较普遍的是采用在PT二次侧开口三角形绕组两端接消谐器的方法，以及近年来采用的在PT一次侧中性点对地接消谐电阻的方法，这两种消谐措施各具特点，应因地制宜，合理选用。 1、 PT开口三角形绕组两端接消谐器的消谐方法1.1 原理 对这种PT饱和过电压，通常是在PT二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在PT高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。Ro值越小，在PT励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由PT饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。当Ro=0，即将开口三角形绕组短接，则PT三相电感值就变成漏感，三相相等，PT饱和过电压也就不存在了。但当电网内发生单相接地时，PT开口三角形绕组两端会出现100 V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，PT也可能因电流过大而烧损，所以现在变电站一般采用微电脑多功能消谐装置。当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接(若系统发生单相接地，则不起动消谐装置)，使PT饱和过电压迅速消除。由于短接时间极短，故不会给PT带来负担。1.2 优点采用微机多功能消谐装置，来消除PT饱和过电压效果良好，且一个系统通常只要接一台消谐器即可起到消谐作用。1.3 局限性 随着电力电缆比例显著增大，PT高压熔丝经常熔断，并不一定都是由于PT饱和过电压引起的。当电网对地电容3Co较大，而电网间歇接地或接地消失时，健全相Co中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的PTLp形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使PT饱和，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5Hz。由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝。2 PT中性点接消谐电阻的消谐方法 采用PT中性点装设电阻Ro既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除PT饱和过电压的作用。通过多个电厂运行反馈情况来看，效果良好。
2.1 原理 当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相(A、B)的电压升高到线电压，其对地电容Co上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于PT的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过PT高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，PT高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使PT铁芯严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在PT高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小，还与PT伏安特性有很大关系，PT铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。在上述情况下，若在PT高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使PT高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使PT饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，限制了PT饱和过电压的发生。 2.2 Ro阻值的选择 Ro的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，限制PT饱和过电压的作用不大。从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞，即PT高压侧绕组中性点变为绝缘了，PT的电感量不参与零序回路，也就不存在PT饱和过电压。但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低(电网对地电压在PT励磁电感Lp与Ro间分压)，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。从大量的试验中得出：6～10 kV电网，Ro可取30～50kV变电所接地报警启动电压一般整定为15～30V，按开口三角形电压不小于80 V来考虑。消谐器一般由多个电阻元件并、串联组成。其电阻值是非线性的，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值,使谐振在起始阶段不易发生；当电网单相接地时，消谐器上电压较高(10 kV电网，消谐器上电压为1.7～1.8 kV)，电阻呈低值(10 kV电网的消谐电阻降到数万欧姆)，可满足PT开口三角形电压不小于80 V的要。LXQ型消谐器在大电流(数百毫安)通过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散，基本能够满足弧光接地对Ro热容量的要求。 2.3 局限性 由于供电系统网络的复杂性，各子系统的电容电流大小、线路故障性质、PT伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，难以保证在PT中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持續时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至PT烧损。所以消谐电阻的热容量有待进一步提高。 在PT开口三角形绕组两端接微电脑消谐器能够抑制PT饱和过电压，且一个系统一般只要接一台就可以，但它有一定局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于供电系统规模较小、对地电容不大的电厂。而在PT高压绕组中性点接消谐电阻既能消除PT饱和过电压和抑制低频饱和电流，防止高压熔丝熔断，同时只要阻值选择适当，就不影响PT的正常运行，但每一台PT都必须装设(尤其是较易发生铁芯饱和的PT)，适用于供电系统较大、对地电容较大的电厂。所以在实际应用中，应根据电厂供电系统的实际情况，合理选用一种或各种消谐装置配合使用，如有必要还应配合其它方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。