1、电压、电流互感器问题的讨论与学习！在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT 的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V 低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的 PT 二次侧不允许短路。6 P3 h! w0 i9 B* # k4 a4 # y一、PT 单相接地及处理 8 Q2 Q7 Q2 F e; H. X5 在 10kV 中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式 PT。当系统发生单相接地
2、故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现更频繁的故障。2 s% L l (2)系统发生铁磁谐振。近年来，由于配电线路用户 PT、电子控制电焊机、调速电机等数量的增加，使得 10kV 配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。在系统谐振时，PT 将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致 PT 烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。0 U, i. * _4 y% f(3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光
3、短路而引发谐振。(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。(5)运行人员送电操作程序不对，未拉开 PT 高压侧刀闸就直接带 PT 向空母线送电，引起 PT 铁磁谐振。. k) a. R2 L# ! C% v/ z2.谐振的处理 5 3 ! 0 Y4 j“ N7 R3 z j8 j(1)当出现空母线谐振时，不宜拉开 PT 的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。/ y% q/ i1 ; c* n% b1 T(2)在 PT 高压线圈中性点的接地线中串
4、接一只约 5k 阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用)。相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。(3)PT 发生谐振时的电压是相电压的 3 倍，则在开口三角处将会产生 100200V 电压，因此在 PT 开口三角处可并联一只 220V/200W 消谐灯泡(或选用 220V/800W/60 标准电阻。消谐电阻功率不得大于 PT 极限容量的 2.4 倍，并做好消谐电阻的安装绝缘措施，防止 PT二次侧多点接地)，也可在 PT 零序回路中装设专用 KFX-10 消谐器。(4)变电站值班人员在恢复
5、送电时，应严格按操作规程进行操作，确认 PT 的隔离刀闸在拉开位置后，才对空母线送电，再合上 PT 的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的 PT 及电容式 PT，以改善技术性能，减少激发谐振过电压的几率。综上所述，单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间，值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大，切不可将 PT 谐振误判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。电磁式电压互感器的谐振及主要限制方法摘 要：电压互感器是母线上的重要
6、元件，电磁式电压互感器引起铁磁谐振后，其介质击穿或爆炸都会导致母线故障，防止 PT 谐振应引起高度重视。文章对电磁式电压互感器引起铁磁谐振的原理进行了分析，并就河北南网发生的一起铁磁谐振现象提出了限制措施。, m F u + f2 v关键词：电压互感器；谐振；分析；措施在电力系统中引起电网过电压的原因很多，其中谐振过电压出现频繁，其危害性较大。过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏甚至发生停电事故。由于谐振过电压作用时间较长，而且不能用避雷器限制，因此在选择保护措施方面有较大的困难。为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，尽量避免形成串联谐振回路，或
7、采取适当的防止谐振的措施。本文联系一起实际过中压现象对电磁式电压互感器引起的铁磁谐振及限制方法进行了讨论。 G T4 d. y, C% E + J% n1 电磁式电压互感器引起铁磁谐振的原理 6 t) o( O2 Q; 电压互感器通常接在变电站或发电机的母线上，其一次绕组接成星型，中性点直接接地，因此各相对地励磁电感 L1，L2，L3 与母线对地电容 C0 间各自组成独立的振荡回路。中性点绝缘系统中，接有电磁式电压互感器的母线接线等值电路，见图 1，其中 E1，E2，E3 为三相电源电势。在正常运行条件下，励磁电感 L1L2L3L0，故各相对地导纳Y1Y2Y3Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的
8、中性点处在零电位，即不发生位移现象。但是，当电网发生冲击扰动时，例如开关突然合闸，或母线发生瞬间弧光接地现象等，都可能是一相或两相的对地电压瞬间提高。现在假定，由于扰动的结果，A 相对地电压瞬间提高，这使得 A 相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感 L1 相应减小，以致 Y1Y0，这样，三相对地负荷不平衡，中性点发生位移电压，根据基尔霍夫第一定律，可以得出：, |“ N, w2 2 E p( g o) M- z导纳 Y1 决定于励磁电感和 C0 的大小，如果正常状态下的 ， 那么扰动结束使 L1 减小，可能使新的 。在这种情况下，总导纳Y1 显著减小，位移电压 UN 显著增加。
9、如果参数配合得当，扰动后的Y1 可能接近于零，这就产生了严重的串联谐振现象。图 2 中 HAPeterson 曲线研究了产生各种谐波振荡的条件，其中为系统每相的容抗；Xm 为电压互感器的单相绕组在额定线电压作用下的对地励磁电抗；Ex 是电压互感器事故前的运行相电压 是电压互感器的铭牌线电压。从图 2 可以看出，随着 比值的增大，依次发生 分次谐波、基波和 3 次谐波的谐振，同时所需的 Em 也逐渐增大。当 小于 0.01 或远大于 1 时，便消除了谐振的条件。所以在考虑运行方式和系统操作时，力求改变电力网中的电感电容之比，以避免形成谐振条件。$ , d0 P% N7 S# u) r# B, y
10、5 A r I在谐振状态下测得开口三角电压为 73 V，它与工频电压叠加的结果使得三相对地电压的有效值同时升高至 Ux：s( 在谐振发生后通过将 35 kV 母线电磁式电压互感器更换为电容式电压互感器，解决了铁磁谐振的问题。电容式电压互感器对地呈现容性，从根本上失去了谐振的基础。这样就不会再发生因扰动使励磁电流突然增大而发生饱和的现象，从而防止了铁磁谐振现象的发生。 Z电容式电压互感器除具有电磁式电压互感器的作用外，还可以兼做耦合电容器，与电力系统载波机相连，做高频载波通道使用。由于电容式电压互感器的冲击强度高、造价比电磁式电压互感器低，又能有效的的防止变电站母线对地电容与变电站母线 PT 之
11、间的铁磁谐振现象。所以，目前电容式电压互感器已广泛应用在 220 kV 及以上的电力系统中，以取代电磁式电压互感器。3 其它限制铁磁谐振的方法其他防止谐振的措施还有：a给母线充电时采用线路及母线一并充电的方式。b给母线充电前先切除 PT 充电后再投入 PT，停母线时先切除 PT 再拉开开关。c采用先进的消谐装置，如消谐器。d操作中注意监视母线电压，如电压过高则立即改变方式，合上或拉开引起谐振的开关。e在电磁式电压互感器的开口三角形中，加装 R0.4Xm（Xm 为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗），或当中性点位移电压超过一定值时，以零序过电压继电器将电阻投入 1 min，然后再自动切
12、除。4 结论变电站母线电磁式电压互感器与母线对地电容之间在开关分合闸、瞬时接地等电网扰动情况下，构成串联谐振电路，引起铁磁谐振的发生；谐振与母线电容大小，开关分合闸时相位，PT 铁芯的 VA 特性差异等因素有关；从而引发分频、基频、高频谐波谐振，造成电压升高，电流增大等现象，对电力设备的安全稳定运行造成极大危害。因此在一定条件下应考虑采用电容式电压互感器，并在操作中做好防止电压互感器发生铁磁谐振的措施，当谐振发生时应立即采取相应措施，消除谐振。电压互感器和电压继电器的区别电压继电器 它是当电路中电压达到预定值时而动作的继电器。其结构与电流继电器基本相同，只是电磁铁线圈的匝数很多，而且使用时要与
13、电源并联。它广泛应用于失压（电压为零）和欠压（电压小）保护中。所谓失压和欠压保护就是当由于某种原因电源电压降低过多或暂时停电时，电动机即自动与电源断开；当电源电压恢复时，如不重按起动按钮，则电动机不能自行起动。如果不是采用继电器控制，而是直接用闸刀开关进行手动控制，由于在停电时未及时拉开开关，当电源电压恢复时，电动机即自行起动，可能造成事故。另外还有过电压继电器，它是当电路电压超过一定值时，因电磁铁吸力而切断电源的继电器，它用于过电压保护（如保护硅管和可控硅元件）。 7 / h5 i* v. J) D1 o8 y电流继电器的电磁铁线圈匝数较少。若通过线圈的电流低于额定值时，电磁铁的吸力不足以克
14、服反作用弹簧的弹力，衔铁不动作。若电流超过额定值，电磁铁的吸力大于弹力，因而衔铁被吸。这样，触头系统中常闭触头断开，而常开触头就闭合。由于电流超过某额定值时，继电器才会动作，故又称为过电流继电器。调节反作用弹簧的弹力，可以调整动作电流的数值。7 T2 |; * d g! h8 - Z: 电流继电器主要用于过载和短路保护，它比熔断器的结构复杂，但过载保护性能优于熔断器，而且事故后不必像熔断器那样更换元件，可重复使用。所以，它在电力系统中对电机激过载和短路起着关键性的保护作用。电压互感器电压互感器又称仪用变压器，是一种电压变换装置。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，主要区别在于电压互感器容
15、量很小，通常只有几十 VA 或几百 VA，并且在大多数情况下，它的负载是恒定的高阻抗，相当于变压器在低负载下运行，次级电压基本上等于次级感应电动势值。因此用电压互感器来间接测量电压，能准确反映高压侧的量值，保证测量精度。不管电压互感器初级电压有多高，其次级额定电压一般都是 100V。这样，与电压互感器次级线圈相连的各种仪表和继电器，都可以统一制造而实现标准化。 3 * E0 X“ ; z“ P- ?0 g( X在理想的电压互感器中，励磁电流为零，线圈的阻抗也不计，这时初、次级电压之比等于它们的匝数之比，相位也没有偏移。但是在实际的电压互感器中，由于励磁电流的存在以及线圈阻抗的影响，总存在有电压
16、误差和角误差。根据电压互感器的允许误差范围，可以把电压互感器的准确度分为 0.2 级、0.5 级、1 级和 3 级，这就是电压互感器的准确度等级。( C, h |. U; f电压互感器在每一准确度等级都有其对应的额定容量，因此同一个电压互感器按照次级负载的大小，可以在不同的准确度等级下工作。例如 JDZJ10 型电压互感器，在负载功率因数为 0.8 的情况下，准确度等级为 0.5 级，其使用容量为 50VA；准确度等级为 1 级，其使用容量为 80VA；3 级时为 200VA。如果不考虑准确度等级，只满足允许发热条件，它的最大容量为 400VA。运行中的互感器应注意的问题互感器是电力系统中供测
17、量和保护用的重要设备，分为电流互感器和电压互感器两大类。前者将高压系统中的电流或低压系统中的大电流，变成低压的标准的小电流；后者将系统的高电压变成标准的低电压，用以给测量仪表和继电器供电。可见，互感器运行状态的好坏对仪表指示的正确、继电保护和自动装置的正确动作有着至关重要的作用，因此，对运行中的互感器，应注意以下问题： 一、电流互感器二次侧不能开路，电压互感器二次侧不能短路。电流互感器二次侧开路会使二次侧感应出很高的尖锋电势，对人和设备造成威胁；电压互感器二次侧短路会使二次线圈电流猛增造成二次侧熔断器熔断，甚至烧坏电压互感器。( 8 T“ z6 n- J W+ U五、如电压互感器发生断线故障，
18、处理时应首先采取措施防止该电压互感器所带的继电保护和自动装置产生误动作，然后再去检查熔断器熔断的原因。. X. V) _ A. |9 x: H六、电压互感器退出运行时，应首先停用那些没有电压回路就会误动作的继电保护和自动装置。2 P, X1 w& N0 |8 p+ A七、对于运行中的互感器要经常进行巡视维护，内容包括检查连线接头有无发热、互感器的声音是否正常、有无异味、瓷套管部分是否清洁、有无裂纹、有无放电现象，如是注油互感器要检查油面是否正常，有无渗油漏油现象。Vv 接电流互感器 b 相断线的分析与判断9 v“ J& C. j5 C在高电压、大电流的电能计量装置中，常因其接线复杂而发生错误接线，这样即使采用的电能表和互感器都合格，也会产生较大的计量差错。现场调查发现，在诸多错接线方式中，三相电流互感器（Vv 接）公用 b 相接线断路的错接线方式，因其故障现象不明显，在现场检验时容易被忽视。因此，此类错接线相对较多。本文分析了此种错接线给供电企业带来的经济损失，给出了带电判定该类错接线的几种简便方法。
