1、1035kV 中性点不接地系统中防止 PT 高压熔断器熔断的有效方法广东梅州供电局 温新康1、前言 广东梅州供电局所属 1035kV 系统的接地电容电流大都小于 10A，因此采用中性点不接地的运行方式。这种方式的优点是允许系统带接地故障运行，在这期间，工作人员可以采用多种方式及时排除接地故障，使系统恢复正常运行，从而提高了供电的可靠性。这种方式也有不利的地方，就是容易发生 PT 铁磁谐振，使系统三相对地电压不稳定。更容易发生 PT 一次绕组中出现高幅值涌流，使高压熔断器熔断。根据梅州供电局近年运行情况看，PT 高压熔断器熔断的问题更严重。由于 PT 高压绕组中涌流与铁磁谐振并非一回事，如果采用
2、消除铁磁谐振的在 PT 二次侧安装消谐器的方法，对于抑制 PT 一次侧的涌流是无效的，必须在 PT 一次侧安装消谐电阻器才能有效抑制涌流又可防止铁磁谐振。现将我局的运行经验及涌流的产生原因及防止方法介绍如下：2、运行经验 2.1 梅州供电局解决 PT 谐振和涌流的措施，最先是在 PT 二次侧三角形绕组开口端加装白灼灯泡。这种方法虽然简单，但运行效果不理想，PT 高压熔断器熔断还是比较多。同时在系统持续性单相接地时，灯泡吸收大量的能量。要求 PT 开口三角形绕组要有足够大的容量。2.2 在二次侧三角形绕组开口端加装可控硅多功能消谐装置。梅州供电局用 KSX-17 型可控硅多功能消谐装置代替白灼灯
3、泡，这种消谐装置由微电脑控制，当 PT 发生各种谐振时，能瞬时多次短接 PT 三角形绕组开口端。运行经验证明，KSX-17 型可控硅多功能消谐装置具有较好的消除谐振的效果，但其最大的缺点是不能限制 PT 一次绕组中的涌流，PT 高压熔断器熔断问题还是得不到有效控制。梅州局在装KSX-17 型可控硅多功能消谐装置后，PT 高压熔断器熔断最多的丙村变电站上的 52 PT，2000 年 16 月份 PT 高压熔断器熔断达 37 相次，一方面说明 52PT 的励磁特性较差和地处山区的丙村变电站 10kV 系统接地故障较其他变电站多，另一方面也说明，KSX-17 型可控硅多功能消谐装置不能限制 PT 一
4、次绕组中的涌流。图 1 PT 中性点用 LXQ-10(6)型消谐电阻器外形图2.3 在 PT 一次绕组的中性点与地之间串联一个消谐电阻器，该消谐电阻器如图 1 所示。 鉴于多功能微机消谐器存在的缺陷，我们决定尝试采用 PT 一次绕组中性点用 LXQ-10(6)型消谐电阻器，梅州局自 2000 年 8 月装中性点用 LXQ-10(6)型消谐电阻器后，至2001 年 6 月，丙村变电站上的 52PT 高压熔断器从未熔断过，取得了理想的效果。各站 PT高压熔断器熔断频繁的局面已得到有效控制，并且也不再发生各种谐波的谐振现象。3、 PT 高压绕组熔断器熔断的原因分析 PT 高压绕组熔断器的熔断，都是在
5、接地消失时熔断的，分析系统三相对地电容在接地过程中的充放电过程，就可以看出其中原因。由于 1035kV 系统中性点不接地，Y 0 接线的电磁式 PT 的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。系统单相接地有两个过渡过程，一是接地时；二是接地消失时。先看接地时，当系统某相接地时，该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路（如主变绕组）成为良好的金属通道。因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道，不会走 PT高压绕组，就是说发生接地时 PT 高压绕组中不会产生涌流。因为已有某相固定在地电位，也就不会发生铁磁谐振。但是当接地消失时，情况就不同了。在接地消失的过程中，固定的地电位已消失，三相对地
6、的金属通道已无其他路可走，只有走 PT 高压绕组，即此时三相对地电容（零序电容）3C 0 中存储的电荷，对三相 PT 高压绕组电感 L/3 放电，相当一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上，铁芯当然会深度饱和。对于接地相来说，更是相当一个空载变压器突然合闸，叠加出更大的暂态涌流。PT 高压绕组中涌流波形及二次侧三角形开口端电压波形如图 2 所示，从图 2 波形可看出接地相涌流最大达 3A，在半个周波内将0.5A 的该相高压熔断器熔断。图中第 4 条波形为二次侧三角形开口端电压，接地消失前为3U0。接地消失后，由于已有一相高压熔断器熔断，稳态电压为缺相电压（U 0） 。从图 2 示波图分析，安装在
7、二次侧将三角形开口端短路的消谐器，如果此时动作，只会增加涌流幅值，而无助于抑制涌流。只有在高压绕组中性点安装消谐电阻器，才能将高压绕组中的涌流抑制在很小的水平，如图 3 所示，波形为中性点已装消谐电阻器后，高压绕组电流波形及三角形开口端电压波形，由图 3 号波形图可以看出，高压绕组中的电流已经被抑制在 0.2A 以下，熔断 PT 高压熔断器的问题得到了完满解决。图 2 接地消失时，10kV PT 高压绕组中电流二次侧及三角绕组开口端电压示波图 接地相高压绕组中电流 非接地相高压绕组中电流 二次侧三角绕组开口端电压图 3 接地消失时，已装中性点用消谐电阻器 10kV PT 高压绕组中电流及二次侧
8、三角绕组开口端电压示波图高压绕组中电流 二次侧三角绕组开口端电压4、LXQ 型及 LXQ(D) 型 PT 中性点消谐电阻器主要技术参数 由资料 1提供的 LXQ型及 LXQ(D)型消谐电阻器的主要电气参数如表所示。表 1 LXQ型消谐器交流电气参数表 技 术 指 标 序号 项 目 LXQ -10（6 ）型 LXQ(D) -10（6 ）型 LXQ -35 型 LXQ(D)-35型 (V, 峰值/ ) 130 30 130 30 450 50 450 50 1 电阻器通过AC0.3mA(峰值)电流时的电压及阻值 450 450 1800 1800 2 电阻器通过AC 3mA(峰值)电流时的电压 (
9、V, 峰值/ ) 500 100 500 100 1400 150 1400 150 及阻值 180 180 550 550 3 是否限制电阻器 两端工频电压 不限制 限制 3kV （ 峰 值 / ）以下 不限制 限制 5kV （ 峰 值 / ）以下 4 2 小时通过 100mA(峰值) 电流的热容量 无任何明显损坏； 热容量试验前后， 及 的变化 5%。 5 10min 通过 500mA(峰值) 电流的热容量 无任何明显损坏； 热容量试验前后， 及 的变化 10%。 该型消谐电阻器中的电阻元件是非线性电阻元件，由 SiC 等材料经高温熔烧而成，金属固定物是铸铝件，无瓷套，因而体积小且具有坚固
10、的机械强度和良好的散热性能，不为雨水侵蚀，适合户内外安装。该消谐电阻器还考虑到 PT 高压绕组末端的绝缘配合，如果末端是弱绝缘，可选用带（D）的型号，使得在雷击等可能通过消谐电阻器大电流时，通过并联在部分电阻旁的放电间隙消限制消谐电阻两端电压，使其不超过绕组末端弱绝缘的耐压水平。鉴于 PT 中性点用消谐电阻器具有以上优点和在梅州局取得良好的运行效果，决定在全局内推广使用。目前市场上用于电磁式电压互感器的消谐器从安装的位置来分有两类。二次消谐。目前该类装置主要采用微电脑控制，当 PT 发生谐振时能瞬间多次短接PT 三角形绕组开口端，从而达到较好的消除谐振的效果。其缺点为不能限制一次绕组中的涌流，
11、PT 高压熔断器熔断问题没有得到很好的解决，另外频繁的短接二次侧容易烧毁。一次消谐。其原理是利用合理阻尼来抑制谐振，其优点是具有较好的消除谐振效果的同时，也能将压变高压绕组中的涌流抑制在很小的水平，有效的解决了 PT 高压熔断器熔断的问题（具体介绍请参阅本公司说明书及1035kV 中性点不接地系统中防止PT 高压熔断器熔断的有效方法一文） 。其缺点是消谐电阻器安装在三相压变的零序回路，如果三相 PT 励磁特性差异大或励磁电流三次谐波成分含量大，会在消谐器上产生较高的电压，反映到零序电压的压变三角开口两端会有较高电压。针对一次消谐所存在的问题，我公司最新推出 LXQ 系列消谐器附件“三次谐波滤波
12、器“。此附件为可选件，需要与 LXQ 系列消谐器配套使用，该附件可以安装在 PT 柜的面板上，与压变开口三角两端进行接线，工频(50Hz) 下伏安特性呈高阻性 (2k)，三倍频(150Hz)下呈低阻值（20） ，面板上有一个电压表以供用户观察压变三角开口两端电压。 安装了“ 三次谐波滤波器“ 后，可以将开口三角两端电压三次谐波成分大大降低。从而解决了一次消谐长期以来存在的开口三角两端电压升高明显的问题。选用电阻器的型号除了与压变所在电网额定电压有关外，还与压变高压绕组 X 端（接地端）的绝缘等级有关。本公司根据多年的经验，同一个电网运行电压等级的电阻器，因 X 端绝缘等级不同而分为 LXQ型和
13、 LXQ（D）型。凡是 X 端为全绝缘（与首端相同绝缘）的压变，如 JSJW-6、10 型，JDZJ-6、10 型，或 X 端耐受电压大于 10kV 的压变，如JDJJ-35 型，请选用 LXQ型电阻器。凡是 X 端绝缘工频耐受电压较低，35kV 压变 X端工频耐受电压为 5kV，6-10kV 压变 X 端工频耐受电压为 3kV，请选用的 LXQ（D）型电阻器。LXQ（D）型电阻器采用了分段变参数措施，使电阻器在正常工作电流段，仍保持原有的伏安特性，有效地限制涌流和阻尼压变谐振。当电网发生异常的大电流（如雷击、电网断线谐振）时，并联在部分电阻旁的放电间隙，使电阻器电阻变小，电压不再上升，以避免异常大电流时损坏压变 X 端绝缘。
