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[摘 要]电压互感器作为一种重要的一次设备，在电力系统中发挥着重要的作用，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员进行隔离，同时将高电压转换成一定值的低电压以供测量、保护等使用，为计量、测量、保护设备提供电压信号。电压互感器无论是一次侧还是二次侧出现故障，将给整个二次系统带来严重影响，计量回路因采集不到电压信号将无法进行计量，造成计量不准确;电动机、变压器保护回路因PT故障导致二次电压降低引起低电压保护误动作，开关出口跳闸。文中简单介绍了电压互感器的工作原理，结合我厂一次系统结构，进一步对厂用电母线PT一次保险频繁熔断事故分析总结，提出消除铁磁谐过电压现象的解决方法及在其他常用母线的应用，保障了电压互感器及其二次回路的稳定运行可靠性。
[关键词]PT 谐振 熔断 开口三角形
中图分类号：TU855 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）24-0363-02
一、电压互感器的工作原理
电压互感器是利用电磁感应原理改变交流电压量的设备，将交流高电压转化成可供仪表、继电器测量或应用的变压设备，本质上是一个带铁心的变压器，主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成，当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2，电压互感器的一、二次绕组额定电压之比，称为电压互感器的额定变比KN，则KN=≈≈式中N1、N2——电压互感器原、副绕组的匝数。其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等，由于电压互感器的原绕组是并联在一次电路中，与电力变压器一样，二次侧不能短路，否则会产生很大的短路电流，烧毁电压互感器。
二、我厂6kV公用段厂用电系统简介
1、6kV公用段厂用电一次系统
由图1-1可以看出，我厂6kV公用ⅡA、ⅡB段为#02高备变的两个分支G6201、G6202开关将电送至公用ⅡA、ⅡB段，所带负荷有#1翻车变、#3化学变、#05皮带机、#1除灰变、#2公用变、斗轮取料机、高压冲洗水泵、#01皮带机等设备，使用频率极高。
#02高备变低压侧分裂变中性点接地方式采用经接地电阻接地的方式。通过对其分裂变接地电阻测试结果如下表1-1所示：
其中性点属于低阻接地方式，可在变压器中性点与大地之间产生限流作用，当系统故障时，中性点电压偏移，该电阻可将中性点强制接地，限制故障电流，保证继电保护实现跳闸或备用切换，避免电气设备遭到破坏;发生单相接地时，非故障相电压升高不会超过1.4倍相电压，暂态过电压水平较低，故障电流很大，继电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。
2、6kV公用段厂用电母线PT系统
由图1-2可以看出，其一次侧为星形接法，中性点直接接地;二次侧三相五柱式接线，分为星形接法和开口三角形接线。二次侧星形采用B相接地，其中性点不直接接地，而是经击穿保险接地。星形接法是用来测量各相电压用，开口三角形是用来供接地保护用[1]。发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用[2]。
三、公用6kV母线PT一次侧保险熔断事故分析
2011年12月03日接运行通知#2斗轮机故障。检修人员随即赶到二期6KV公用段、#2斗轮机就地检查，发现#2斗轮机开关跳闸、断相保护信号发出，ⅡB段PT断线信号发出，故障录波器查看故障报文，6时32分14秒，6KV公用ⅡB段C相电流、零序电流大幅度增加，A、C相电压突变量启动，波形畸变，发生C相接地，进而相间短路接地故障的现象明显，母线电压6时32分15秒出现C相电压消失，出现约60V的零序电压，判定为C相PT一次保险熔断。在#2斗轮机就地检查，发现扁平电缆有3点发生绝缘击穿。对PT高压侧熔丝熔断分析可能的原因：
1）互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障。
2）电压互感器一、二次回路故障，可能造成电压互感器过流。
3）系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，由于发生单相接地，使母线或线路的电容与电压互感器的电感构成振荡回路，引起谐振，造成过压、过流。
针对6kV公用ⅡB段母线PT一次保险熔断事故，校验母线PT结果如下表1-2所示：
表中PT绝缘、直流电阻测试合格表明不存在互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障;其励磁特性试验数据良好，耐过电压能力达到6.3kV*√3=10.9kV，小于试验所加电压值13848V，表明PT无异常。通过对客观数据分析，判定只可能是系统发生铁磁谐振。而我厂在母线PT二次回路内现有防止铁磁谐振的措施，即在PT二次侧三角形绕组开口端装有一个50W的白灼灯泡。为进一步明确铁磁谐振情况，对PT发生铁磁谐振的情况进行分析：
1、PT产生铁磁谐振的原因
系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器等电感元件，线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件，可组成振荡回路。当系统发生故障或电网参数发生变化，就很可能发生谐振[3]。譬如在中性点非有效接地系统中：一相断线接地;受电变压器和相间电容;电压互感器和线路对地电容，都可能发生谐振。这些非线性电感元件正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升，这种现象就是铁磁谐振。
2、铁磁谐振产生的条件
a.中性点非有效接地系统;
b.非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路;
c.振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时;
d.电感的非线性要相当大; e.有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，瞬间短路等。
3、铁磁谐振消除方式有两种：PT一次侧消谐和PT二次侧消谐。
PT一次消谐法：Y0接线的PT高压绕组是中性点不接地系统中唯一的入地金属通道，在PT中性点串联阻尼器，能起到消耗能量、阻尼和抑制谐振的作用，还能限制PT中的电流，特别是限制断续弧光接地时流过PT的高幅值过电流，亦能相应地减小PT每相上的电压，即相应地改善PT伏安特性。但阻值大小却较难确定，过大会使单相接地时开口三角形电压值太低，影响接地灵敏度及保护装置的正确动作;过小则所起到的作用不大。
PT二次消谐法：在PT开口三角侧并联可控阻尼（微机消谐装置），由微机控制的智能消谐装置，当发生谐振时，装置的鉴频系统采集大约100ms（5周期）左右的数据量，通过FFT变换分析出谐波成分及幅值，相应地投入“消谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振[5]。
二者比对可以看出，PT二次侧消谐较一次消谐可更好地消除PT铁磁谐振，而采用灯泡消谐为较早期使用技术，由于消谐装置可以实现在线调整消谐电阻，具有更快捷、更可靠避免铁磁谐振的作用。
将原开口三角形接灯泡消谐，改为保定浪拜迪公司生产的LBD-MES98微机型电力谐振诊断消除装置，可进行铁磁谐振的诊断，还可区分过电压、铁磁谐振、PT高压侧断线、单相接地等故障类型，对各种频率的谐振，能迅速消除并显示有关报告。正常工作时，装置对PT开口三角形电压和母线电压进行循环检测，零序电压为零，装置内的大功率元件处于阻断状态，不会对系统产生任何影响;故障状态时，装置根据所测数据进行计算分析，确定是何种频率谐振，开启消谐回路，使谐振在强大的阻尼作用下迅速消除，同时给出指示。过电压或单相接地或PT断线，装置均有报警功能。
2013年6月13日20时45分，电气队接发电部通知：二级泵房隔离变A事故跳闸。电气检修人员随即赶到二期6KV公用段、二级泵房隔离变A就地检查，检查发现二级泵房隔离变A G6225开关跳闸、速断保护信号继电器动作，将二级泵房隔离变A G6225开关拖出后，测量母线PT二次电压UA=58.62v UC=59.3v UN=58.9v Ul=0.5V，沿隔离变出线巡线发现，因风力过大导致树木倾斜，使树枝与线路距离太近，在风力作用下造成瞬间接地现象，该事故并未引起PT铁磁谐振的发生，缩小了停电范围，保障了厂用电的可靠运行。
四、结论
通过对厂用电6kV母线PT一次保险熔断事故的分析，结合铁磁谐振产生的原因及条件，制定出在PT二次开口三角形处增加消谐装置的方案，可有效抑制铁磁谐振情况，我厂厂用电6kV公用段自2012年1月对原母线PT消谐回路改造后，取得了较好的效果，运行至今未出现过PT保险熔断现象，实现了预定目标，为厂用电的安全可靠运行提供了重要的保障。
参考文献
[1]封平，《中性点不接地系统PT保险熔断的现象及原因分析》.《建材发展导向：下》，2013：21-22
[2]韩涛，《电磁式PT一次侧熔断器熔断原因及防治措施的研究》.《华北电力大学（河北）》，2006：15-16
[3]李光琦，《电力系统暂态分析》，北京：中国电力出版社，2010：23-37
作者简介
刘良金（1982—），男，山东胶州，中级工程师，电气检修分部继电保护班技术员从事的专业：继电保护。
[关键词]PT 谐振 熔断 开口三角形
中图分类号：TU855 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）24-0363-02
一、电压互感器的工作原理
电压互感器是利用电磁感应原理改变交流电压量的设备，将交流高电压转化成可供仪表、继电器测量或应用的变压设备，本质上是一个带铁心的变压器，主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成，当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2，电压互感器的一、二次绕组额定电压之比，称为电压互感器的额定变比KN，则KN=≈≈式中N1、N2——电压互感器原、副绕组的匝数。其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等，由于电压互感器的原绕组是并联在一次电路中，与电力变压器一样，二次侧不能短路，否则会产生很大的短路电流，烧毁电压互感器。
二、我厂6kV公用段厂用电系统简介
1、6kV公用段厂用电一次系统
由图1-1可以看出，我厂6kV公用ⅡA、ⅡB段为#02高备变的两个分支G6201、G6202开关将电送至公用ⅡA、ⅡB段，所带负荷有#1翻车变、#3化学变、#05皮带机、#1除灰变、#2公用变、斗轮取料机、高压冲洗水泵、#01皮带机等设备，使用频率极高。
#02高备变低压侧分裂变中性点接地方式采用经接地电阻接地的方式。通过对其分裂变接地电阻测试结果如下表1-1所示：
其中性点属于低阻接地方式，可在变压器中性点与大地之间产生限流作用，当系统故障时，中性点电压偏移，该电阻可将中性点强制接地，限制故障电流，保证继电保护实现跳闸或备用切换，避免电气设备遭到破坏;发生单相接地时，非故障相电压升高不会超过1.4倍相电压，暂态过电压水平较低，故障电流很大，继电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。
2、6kV公用段厂用电母线PT系统
由图1-2可以看出，其一次侧为星形接法，中性点直接接地;二次侧三相五柱式接线，分为星形接法和开口三角形接线。二次侧星形采用B相接地，其中性点不直接接地，而是经击穿保险接地。星形接法是用来测量各相电压用，开口三角形是用来供接地保护用[1]。发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用[2]。
三、公用6kV母线PT一次侧保险熔断事故分析
2011年12月03日接运行通知#2斗轮机故障。检修人员随即赶到二期6KV公用段、#2斗轮机就地检查，发现#2斗轮机开关跳闸、断相保护信号发出，ⅡB段PT断线信号发出，故障录波器查看故障报文，6时32分14秒，6KV公用ⅡB段C相电流、零序电流大幅度增加，A、C相电压突变量启动，波形畸变，发生C相接地，进而相间短路接地故障的现象明显，母线电压6时32分15秒出现C相电压消失，出现约60V的零序电压，判定为C相PT一次保险熔断。在#2斗轮机就地检查，发现扁平电缆有3点发生绝缘击穿。对PT高压侧熔丝熔断分析可能的原因：
1）互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障。
2）电压互感器一、二次回路故障，可能造成电压互感器过流。
3）系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，由于发生单相接地，使母线或线路的电容与电压互感器的电感构成振荡回路，引起谐振，造成过压、过流。
针对6kV公用ⅡB段母线PT一次保险熔断事故，校验母线PT结果如下表1-2所示：
表中PT绝缘、直流电阻测试合格表明不存在互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障;其励磁特性试验数据良好，耐过电压能力达到6.3kV*√3=10.9kV，小于试验所加电压值13848V，表明PT无异常。通过对客观数据分析，判定只可能是系统发生铁磁谐振。而我厂在母线PT二次回路内现有防止铁磁谐振的措施，即在PT二次侧三角形绕组开口端装有一个50W的白灼灯泡。为进一步明确铁磁谐振情况，对PT发生铁磁谐振的情况进行分析：
1、PT产生铁磁谐振的原因
系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器等电感元件，线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件，可组成振荡回路。当系统发生故障或电网参数发生变化，就很可能发生谐振[3]。譬如在中性点非有效接地系统中：一相断线接地;受电变压器和相间电容;电压互感器和线路对地电容，都可能发生谐振。这些非线性电感元件正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升，这种现象就是铁磁谐振。
2、铁磁谐振产生的条件
a.中性点非有效接地系统;
b.非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路;
c.振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时;
d.电感的非线性要相当大; e.有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，瞬间短路等。
3、铁磁谐振消除方式有两种：PT一次侧消谐和PT二次侧消谐。
PT一次消谐法：Y0接线的PT高压绕组是中性点不接地系统中唯一的入地金属通道，在PT中性点串联阻尼器，能起到消耗能量、阻尼和抑制谐振的作用，还能限制PT中的电流，特别是限制断续弧光接地时流过PT的高幅值过电流，亦能相应地减小PT每相上的电压，即相应地改善PT伏安特性。但阻值大小却较难确定，过大会使单相接地时开口三角形电压值太低，影响接地灵敏度及保护装置的正确动作;过小则所起到的作用不大。
PT二次消谐法：在PT开口三角侧并联可控阻尼（微机消谐装置），由微机控制的智能消谐装置，当发生谐振时，装置的鉴频系统采集大约100ms（5周期）左右的数据量，通过FFT变换分析出谐波成分及幅值，相应地投入“消谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振[5]。
二者比对可以看出，PT二次侧消谐较一次消谐可更好地消除PT铁磁谐振，而采用灯泡消谐为较早期使用技术，由于消谐装置可以实现在线调整消谐电阻，具有更快捷、更可靠避免铁磁谐振的作用。
将原开口三角形接灯泡消谐，改为保定浪拜迪公司生产的LBD-MES98微机型电力谐振诊断消除装置，可进行铁磁谐振的诊断，还可区分过电压、铁磁谐振、PT高压侧断线、单相接地等故障类型，对各种频率的谐振，能迅速消除并显示有关报告。正常工作时，装置对PT开口三角形电压和母线电压进行循环检测，零序电压为零，装置内的大功率元件处于阻断状态，不会对系统产生任何影响;故障状态时，装置根据所测数据进行计算分析，确定是何种频率谐振，开启消谐回路，使谐振在强大的阻尼作用下迅速消除，同时给出指示。过电压或单相接地或PT断线，装置均有报警功能。
2013年6月13日20时45分，电气队接发电部通知：二级泵房隔离变A事故跳闸。电气检修人员随即赶到二期6KV公用段、二级泵房隔离变A就地检查，检查发现二级泵房隔离变A G6225开关跳闸、速断保护信号继电器动作，将二级泵房隔离变A G6225开关拖出后，测量母线PT二次电压UA=58.62v UC=59.3v UN=58.9v Ul=0.5V，沿隔离变出线巡线发现，因风力过大导致树木倾斜，使树枝与线路距离太近，在风力作用下造成瞬间接地现象，该事故并未引起PT铁磁谐振的发生，缩小了停电范围，保障了厂用电的可靠运行。
四、结论
通过对厂用电6kV母线PT一次保险熔断事故的分析，结合铁磁谐振产生的原因及条件，制定出在PT二次开口三角形处增加消谐装置的方案，可有效抑制铁磁谐振情况，我厂厂用电6kV公用段自2012年1月对原母线PT消谐回路改造后，取得了较好的效果，运行至今未出现过PT保险熔断现象，实现了预定目标，为厂用电的安全可靠运行提供了重要的保障。
参考文献
[1]封平，《中性点不接地系统PT保险熔断的现象及原因分析》.《建材发展导向：下》，2013：21-22
[2]韩涛，《电磁式PT一次侧熔断器熔断原因及防治措施的研究》.《华北电力大学（河北）》，2006：15-16
[3]李光琦，《电力系统暂态分析》，北京：中国电力出版社，2010：23-37
作者简介
刘良金（1982—），男，山东胶州，中级工程师，电气检修分部继电保护班技术员从事的专业：继电保护。