中性点不接地或经消弧线圈接地电力系统特性分析、单相接地故障选线、大 小电流接地系统等等

2007/05/18 10:57 A.M.

1、我国城乡配电网中性点接地方式的发展

建国初期，我国各大城市电网开始简化电压等级，将遗留下来的3kv、6kv配电网相继升高到10kv，前我国城市配电网中性点不接地、直接接地和低电阻接地方式都存在过，上海10kv电缆配电网中性点不接地、经电阻接地、电抗接地三种方式并行至今，北京地区10kv系统中性点低电阻与消弧线圈并联接地，上海35kv系统中性点经消弧线圈和低电阻接地2种方式并行至今。但是，从20世纪50年代至80年代中期，我国10~66kv系统中性点，逐步改造为采用不接地或经消弧线圈接地两种方式，这种情况在原水利电力部颁发的《电力系统过电压保护设计技术规程SDJ7-79》中规定得很明确。

20世纪80年代中期我国城市10KV配电网中，电缆线路增多，电容性电流相继增加，而且运行方式经常变化，消弧线圈调整存在困难，当电缆发生单相接地故障时间一长，往往发展成两相短路。从1987年起，广州娶庄变电站为满足较低绝缘水平10KV电缆线路的要求，采用低电阻接地方式，接着在近20个变电站推广采用了低电阻接地方式，随着深圳、珠海和北京的一些小区，以及苏州工业园20KV配电网采用了低电阻接地，90年代上海35KV配电网也全面采用小电阻接地方式。

20世纪90年代对过电压保护设计规范（SDJ7-79）进行了修订，并已颁布执行，在新规程中，有关配电网中性点接地方式的修改主要有以下几点：

1）原规程中规定3~10KV配电网中单相接地电容电流大于30A是才要求安装消弧线圈，新的规程将电容电流降低为大于10A时，要求装消弧线圈。

2）根据国内已有的中性点经低电阻接地的运行经验，对6~35KV主要有电缆线路构成的系统，其单相接地故障电流较大时，中性点经低电阻接地方式作为一种可选用的方案列入了新规程。

3）对于6KV和10KV配电系统以及厂用电系统，单相接地电流较小时，将中性点经高阻接地也作为一种可选择的方案，列入了新规程。

4）现有的有关规程对消弧线圈的应用的规定，仅适用于不带电调整分接头，不能自动调节的消弧线圈。这种消弧线圈存在以下问题:

A调整不方便，必须退出后才能调分接头；

B判断困难，因为没有实时监测电网容性电流，无法对运行状态作出准确判断，因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求；

C随着电网规模的扩大，如果电网运行方式经常改变，要求变电站实行无人值班，手动的消弧线圈不可能始终运行在最佳档位，消弧线圈的补偿作用不能得到充分发挥，也不能总保持在过补偿下运行。

近年来，一些科研及生产厂研制生产的自动跟踪补偿的消弧线圈，其电感值的改变方式大致可分为调匝式、调气隙、磁阀式、高短路阻抗变压器式和调容式等类型，这些产品在电力系统的推广应用，逐步取得了一定运行经验。

2、电网接地方式的分类

电力系统的中性点接地方式指的是变压器星型绕组中性点与大地的电器联结方式。由于对各种电压等级电网的运行指标要求日益提高，电力系统中性点接地方式的正确选择具有越来越重要的实际意义。

按照中性点接地方式的不同可划分为两大类：大电流接地方式和小电流接地方式。简单的硕大电流接地方式就是中性点有效接地方式，包括中性点直接接地和中性点经低阻接地。小电流接地方式就是中型点非有效接地方式，包括中性点不接地、高阻接地、经消弧线圈接地等。在大电流接地系统中发生单相接地故障时，由于存在短路回路，所以接地电流很大，会启动保护装置动作跳闸。在小电流接地系统中发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，因此允许系统短时间带故障运行。这对于减少用户停电时间，提高供电可靠性是非常有意义的。

3、各种运行方式的特点

1）大电流接地系统

A发生单相接地故障时，接地电流很大；

B为避免损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相，供电可靠性低；

C对系统绝缘性能要求可相应降低；

2）小电流接地系统

A发生单相接地故障时，运行系统短时间带故障运行；

B对减少用户停电时间非常有意义；

C系统带故障运行，容易引发各类过电压，危害绝缘，严重时可发展成单相永久性接地或两相故障；

中性点不接地方式，集中性点对地绝缘，结构简单、运行可靠，不需要任何附加设备，投资小，适用于农村10KV架空线路的辐射形或树形的供电网络。

采用中性点经消弧线圈接地的方式，在系统故障时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点电流减小到自行熄灭的范围，可带故障运行2小时。

2007/05/19 08:37 A.M.

2007/12/13 01:32 P.M.

1          中性点接地方式 

我国早期曾规定：将电力系统中性点接地方式分为大接地短路电流系统和小接地短路电流系统两类。因电流大小难以用电力系统中性点接地方式分类来明确界定，因此改成分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。

电力系统中性点有效接地，包括直接接地或经低值电阻器或低值电抗器接地，并要求全系统的零序电抗(X0)对正序电抗(X1)之比(X0/X1)为正并低于3，零序电阻(R0)对正序电抗(X1)之比为正并低于1。反之为中性点非有效接地系统。

电力系统中性点非有效接地，包括谐振(消弧线圈)接地和不接地。

2          配电网中性点不同接地方式的优缺点

配电网中性点与参考地的电气连接方式，按运行需要可将中性点不接地、经消弧线圈接地、经（高、中、低值）电阻器接地、经低值电抗器接地及直接接地等。这些中性点接地方式各具独有的优缺点。

2.1 配电网中性点不接地的优缺点

配电网中性点不接地是指中性点没有人为与大地连接。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。

中性点不接地系统主要优点：

a电网发生单相接地故障时稳态工频电流小。这样

·         如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动清除，无需跳闸。

·         如金属性接地故障，可单相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性。

·         接地电流小，降低了地电位升高。减小了跨步电压和接触电压。减小了对信息系统的干扰。减小了对低压网的反击等。

b经济方面：节省了接地设备，接地系统投资少。

中性点不接地系统的缺点：

a 与中性点电阻器接地系统相比，产生的过电压高（弧光过电压和铁磁谐振过电压等），对弱绝缘击穿概率大。

b 在间歇性电弧接地故障时产生的高频振荡电流大，达数百安培，可能引发相间短路。

c 至目前为止，故障定位难，不能正确迅速切除接地故障线路。

2.2 配电网中性点谐振（消弧线圈）接地的优缺点

配电网中性点谐接地是指配电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，故称谐振接地，目的是使得接地故障残流小，接地故障就可能自清除。因此，中性点不接地系统的优点，中性点消弧线圈接地系统全有并更好些。同样地，中性点不接地系统的缺点，中性点消弧线圈接地系统亦全有仅是出现最大幅值弧光过电压概率小些。这是因消弧线圈降低了单相接地时的建弧率。

消弧线圈接地方式的使用是否成功很大程度上还取决于消弧线圈，跟踪系统，选线装置本身的可靠性。

2.3 配电网中性点直接接地的优缺点

配电网中性点直接接地是指配电网中全部或部分变压器中性点没有人为阻抗加入的直接与大地（地网）充分连接。使该电网处达到R 0≤X1和X0 / X1≤3。

中性点直接接地系统的优点有：

a 内部过电压较低，可采用较低绝缘水平，节省基建投资。

b 大接地电流，故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。

中性点直接接地系统的缺点有：

a 接地故障线路迅速切除，间断供电。

b 接地电流大，地电位上升较高。这样：

l         增加电力设备损伤。

l         增大接触电压和跨步电压。

l         增大对信息系统干扰。

l         增大对低压网反击。

2.4 配电网中性点电阻器接地的优缺点

配电网中至少有一个中性点接入电阻器，目的是接地故障电流。中性点经电阻器（每相零电阻R0≤Xc0每相对地容抗）接地，可以消除中性点不接地和消弧线圈接地系统的缺点，即降低了瞬态过电压幅值，并使灵敏而有选择性的故障定位的接地保护得以实现。由于这种系统的接地电流比直接接地系统的小，故地电位升高及对信息系统的干扰和对低压电网的反击都减弱。因此，中性点电阻器接地系统具有中性点不接地及消弧线圈接地系统或直接接地系统的某些优点，也多少存在这两种接地方式的某些缺点。

按接地故障电流大小的要求不同，分高、中、低值电阻器接地系统，具体的优缺点亦不同。

2.4.1中性点高值电阻器接地系统的优缺点

中性点高值电阻器接地系统是接地故障电流水平为10A以下，高电阻接地系统设计应符合每相零序电阻R 0≤Xc0（每相对地容抗）准则，以由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。

优点： a 可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，在2.5P·U及以下。

            b 接地电流水平为10A以下，减小了地位升高。

            c 接地故障可以不立即清除，因此能带单相接地故障相运行。

缺点：使用范围受到，适用于某些小型6～10KV配电网和发电厂厂用电系统。

2.4.2 中性点低值电阻器接地系统的优缺点

为获得正确迅速切除接地故障线路，就必须降低电阻器的电阻值。优点：

a 内过电压（含弧光过电压、谐振过电压等）水平低，提高网络和设备的可靠性。

b 大接地电流（100～1000A），故障定位容易，可以正确迅速切除接地故障线路。

缺点：a 因接地故障入地电流If=100～1000A，地电位升高比中性点不接地、消弧线圈接地、高值电阻器接地系统等的高。

         b 接地故障线路迅速切除，间断供电。

2.4.3中性点中值电阻器接地系统的优缺点

为了克服高值和低值接地系统的弊端而保留其优点，而采用中值电阻。接地故障电流控制在50～100A，仍保留了内过电压水平低、地电位升高不大、正确迅速切除接地故障线路等优点，并亦具有切除接地故障线路间断供电等缺点。

3          我国城市配电网中性点经消弧线圈接地方式存在的问题

近年来，随着我国电力工业的迅速发展，城市配电网的结构变化很大，在馈电线路中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地运行方式的一些问题日渐暴露。

随着配网电容电流的迅速增大，很难保证消弧线圈在一定脱谐度下过补偿运行。主要原因为：（1）消弧线圈的调节范围有限，一般为1：2，不适合工程初期和终期的需要。（2）消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流误差较大，有些甚至可达15%，运行中就发生过由于实际电流值与铭牌数据差别而导致谐振的现象。（3）计算电容电流和实际电容电流误差较大，多数变电站是电缆和架空线混合的供电网络，准确而及时的掌握配电线路的长度是很难做到的，而且电缆型号繁多，单位长度的电容电流也不尽相同。（4）有些配电网在整个接地电容电流中含有一定成分的5次谐波电流，其比例高达5%～15%，即使将工频接地电流计算得十分精确，但是对于5%～15%接地电容电流中的谐波电流值还是无法补偿的。综上所述，以电缆为主的配电网，当发生单相接地故障时，其接地残流较大，运行于过补偿的条件也经常不能满足。

电缆为主配电网的单相接地故障多为系统设备在一定条件下由于自身绝缘缺陷造成的击穿，而且接地残流较大，尤其是当接地点在电缆时，接地电弧为封闭性电弧，电弧更加不易自行熄灭（单相接地电容电流所产生的弧光能自行熄灭的数值，远小于规程所规定的数值，对交联聚乙烯电缆仅为5A），所以电缆配电网的单相接地故障多为永久性故障。由于中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，发生单相接地永久性故障后，接地故障点的检出困难，不能迅速检出故障点所在线路。这样，一方面使系统设备长时间承受过电压作用，对设备绝缘造成威胁，另一方面，不使用户断电的优势也将不复存在。

在中性点经消弧线圈接地系统中，过电压数值较高，对设备绝缘造成威胁。(1)单相接地故障点所在线路的检出，一般采用试拉手段。在断路器对线路试拉过程中，有时将产生幅值较高的操作过电压，（2）中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统相比，仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，（3）中性点经消弧线圈接地的系统在某些条件下，会发生谐振过电压。由于上述原因，另外由于电缆为弱绝缘设备，例如10kV交联聚乙烯电缆的1分钟工频耐压为28kV，比一般设备低20%以上，所以电缆在单相接地故障在故障点检出过程中，由于工频或暂态过电压的长时间作用，常发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。

单相接地时，非故障相电压升高至线电压甚至更高，在不能及时检出故障点线路情况下，无间隙金属氧化物避雷器（MOA）长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸，此类事故前些年并不鲜见。提高MOA的额定电压后，虽然可以大幅度的降低此类事故的发生，但在MOA阀片特性没有明显改善的情况下，势必使MOA在雷电冲击电流下的残压升高，降低了保护性能。另外，中性点经消弧线圈接地系统发生弧光接地过电压、谐振过电压时，过电压作用时间有可能较长，MOA由于动作负载问题，一般并不要求MOA此类过电压。这使MOA 的限压作用降低，优势减弱，不利于MOA在配电网的推广使用。

4          配电网中性点经低值电阻器接地人们关注的几个问题

4．1关于可靠性

4．1.1 供电可靠性的要求和影响供电可靠性的因素：

根据我国供电可靠性管理的有关规定，判断供电可靠性高低主要有三个指标：停电频率、停电持续时间及少供电量。这些指标与许多因素有关，有计划停电原因，也有故障停电原因，影响10kV配电网供电可靠性指标的主要原因基本集中在用户影响、气候因素、市政建设、设备老化四个方面。应该说，10kV配电网中性点接地方式的不同对10kV配电网供电可靠性的影响是综合的，配电网中性点接地方式改变后，就某一种故障原因来讲可能会增加故障几率，就另一种故障原因来讲可能会减少故障几率或不受影响。为了提高供电可靠性，应该根据接地方式对故障的影响采取一些措施。

4.1.2中性点接地方式对供电可靠性的影响：

众所周知，配电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式与中性点经小电阻接地方式比，

最大的优点是在发生单相接地故障时，如果是瞬间故障，当系统电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流小到自行熄灭的程度时，则故障可自行消除，如果是永久故障，该系统可带单相接地故障运行2小时，获得足够的时间排除故障，以保证对用户的不间断供电。但这一优点在以电缆为主的城市配电网中并不突出。电缆故障的原因，从统计情况看，主要是绝缘老化、电缆质量、外力破坏等，一般都是永久性故障，当发生接地故障时不应带故障运行。从实际运行情况看，在以电缆为主的配电网中，中性点不接地或经消弧线较圈接地方式下，单相接地故障引发的相间短路故障较多。一些实际事故表明，单相接地故障发展为相间故障，反而扩大了停电范围，尤其是当发展为母线短路故障时，相当于变压器出口短路，而由于目前一些变压器抗短路冲击能力较弱，从而可能造成变压器损坏。

就城市配电网供电方式的实际情况看双电源供电方式，架空绝缘线的采用，环网布置，开环运行方式，电缆线路所占比重等因素造成了采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的优点不突出。从目前已改小电阻接地方式的变电站实际运行情况分析；保护配置得当，可不降低供电可靠性。

综合上述分析，电缆供电为主的变电站采用中性点经小电阻接地，不会对供电可靠性造成多大影响，在某些方面对供电可靠性的提高反而有益。

4．2关于对通信的影响

接地故障入地电流及运行中的零序电流，对邻近通信线路感性耦合产生纵电动势。三相产生的不对称电压，对邻近通信线路容性耦合产生静电感应电压。

配电网接地故障入地电流产生的地电位升高，通过接地电极之间的阻性耦合在接地的电信线路上产生电压，称为阻性耦合或直接传递。

上述在通信系统产生的电压和电流是以危害通信系统的，称为危险影响。而以降低通信质量，电话产生杂音，电报信号和数据传输失真等情况的，称为干扰影响。

因电网中性点直接接地，中性点电阻器（或电抗器）接地，其接地故障入地电流比中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地要大，对通信系统的影响，前者比后者大。这是如下概念产生的，单电源馈电，在线路末端（F点）产生单相接地故障，故障电流在与电力线路平行的通信线路上感应出较大的电压（若通信线路一端接地，则在另一端可用电压表量出），随故障电流的增大而增加。

根据这一简单基本概念而得到的通信线路的电磁感应的判断，显然是过大的。实际城市配电网只一端中性点接地，而另一端呈开路情况是很少的。实际配电网比这复杂得多。当线路某处F发生单相接地故障时，接地故障电流是从两端流入故障点F的线路电流方向相反，通信线路全长感应电压与（i1l1-i2l2）绝对值成比例，故中性点直接接地系统、中性点低值电阻器（或低值电抗器）接地系统就不一定比中性点消弧线圈接地系统和中性点不接地（绝缘）系统对通信线路的感应电压大，要具体计算和实测，如都以最严重的极端情况考虑，那么中性点消弧线圈接地和中性点不接地（绝缘）系统两相导地接地故障时（这种系统的架空线路的雾闪造成两相异地接地故障时有发生的），对通信线路的感应电压反而更严重。

实际大城市的配电网和通信网都是电缆，接地故障电流从电缆外皮分流，一般是没有影响的。总之，具体情况要具体计算分析。还须指出的，感应电压超过规定值时还有很多防护措施可采用。

4．3关于人身的安全性

从供电局提供的实际例子分析，无论是在不接地或经消弧线圈接地系统，还是在经小电阻接地系统，都有触电伤亡及逃脱电击事故发生的例子，所以对于这种直接接触高压的事故，是否会造成人身伤亡的关键不在于是哪一种中性点接地方式，而是在于触电者接触带电体的方式以及触电后脱离的时间。所以从保护人身安全方面考虑，中性点不接地或经消弧线圈接地系统由于在发生单相接地时不立即跳闸，所以对误碰带电线路且不易立即脱离电源的人会带来比较大危害，而对于中性点经小电阻接地系统在发生金属性单相接地时，由于时间短、保护能正确及时动作使触电人员立即脱离电源所以尽管短路电流较大但是给人身造成的伤害相对而言会比较小，但是如果中性点经小电阻接地系统在发生单相经过渡电阻接地时（如珠海机场变电站例子），由于保护不能准确及时的动作，此时仍会给人身造成伤害。所以应综合考虑触电的方式、触电后保护的动作情况等等，具体对于许多城市，架空线均换成了绝缘线，所以外力造成架空线单相接地的事故会大量减少，而电缆发生单相接地时由于外皮的分流作用，入地电流仅有很少部分，所以引起的电位升高也较小，所以从这一方面来讲， 10kV配电系统采用小电阻接地系统在人身安全方面会优于不接地或消弧线圈接地系统。

4．4 关于断路器

从理论上讲，原先中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地系统，在发生单相接地故障时线路断路器不跳闸。改为中性点低值电阻器（或低值电抗器）接地系统，在发生单相接地故障时线路断路器要跳闸的，因而出现所担心的“频繁跳闸，设备烧损”和“维修工作量增加”。根据上海等地的长期运行经验证明是不会的。上海西郊变电所23KV中性点低值电阻器接地系统的线路断路器的维修工作量不比同变电所35KV中性点消弧线圈接地系统的线路断路的维修量大。究其原因是故障电流不大，单相接地故障入地电流在1～2KA以内，比负荷电流稍大，小于断路器开断电流的八分之一，不会引起断路器的严重烧损：断路器开断单相短路的条件比开断相间短路的情况要好得多。中性点不接地（绝缘）和消弧线圈接地系统，在单相电弧接地故障引发相间短路故障的概率是很高的。

5 电阻接地时继电保护的考虑

中性点经小电阻接地后，对单相故障而言，故障电流增大，并有零序电流产生，因而保护配置应增加零序保护。根据经验，保护配置宜采用不同时限的零序电流保护，或采用零序方向保护。保护配置还应考虑：

(1)    配电线路采用零序电流互感器和反应工频电流值的零序电流接地保护作为单相接地主保护，作用于跳闸。

(2)    保护整定值躲过本段电容电流，可靠系数可取2.0。

(3)    灵敏度按流过故障线路的电容电流校验。灵敏系统工程>1.25。

(4)    本段母线电压互感器的开口三角3U0作为信号。

(5)    零序CT最好采用套在三相电缆上的单个CT方式，以避免三个CT的误差和饱和差异所造成的不平衡电流。

(6)    保护的配置可以通过时间进行配合，使故障范围缩到最小。

6 电阻值的合理选取

   采用中性点电阻接地时，电阻值的选取必须根据电网的具体情况，应综合考虑过电压倍数，继电保护的灵敏度，对通信的影响，人身安全等因素。

（1）对高阻接地，在系统发生单相接地时，允许带故障运行，故障点电流应在10A以下。因此接地电阻R0的选取为Xc≧R0, 和R0 ≧Uφ/10A。 Xc为系统每相对地容抗，

Uφ为系统相电压。

（2）对低阻接地

   a 从降低内过电压考虑根据TNA模拟和计算机计算，当I0≥Ic时（I0为流过中性点电阻的电流，Ic为系统电容电流），可将健全相过电压倍数到2.8倍以下，当I0≥1.5Ic时，

可将健全相过电压倍数到2倍以下。I0≥1.5Ic后，过电压的效果已变化不大了。因此，可按1.5Ic≥ I0≥Ic来选取电阻值。R0= Uφ/ I0。

   b 从保证继电保护灵敏度考虑，电阻值越小越好，目前的微机保护一般都有零序保护功能，且起动电流值相当小，单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流，一般都能满足零序保护的灵敏度要求。问题时当接地过渡电阻高时，继电保护的灵敏度会受到影响。按照a)所选择的电阻值，当过渡电阻不大于100Ω时，保护灵敏度一般没有问题，对电缆为主的配电线路，过渡电阻一般都小于100Ω。

   c 从降低对通信的干扰考虑，电阻不宜选得过小。我国四部协议规定，如通信电缆与大地间未装放电器时，危险影响电压不得大于430V,对高可靠线路，不大于630V。目前，深圳电网中性点电阻取15Ω，北京电网取10Ω，上海电网取5.7Ω。对应电流分别为400A,600A,1000A。均未造成对通信线路的影响。

   d 从人身安全考虑，中性点接地电阻阻值越大越好。因为中性点经低电阻在发生单相接地故障时，通过故障点的接地短路电流比较大，引起故障点地电位升高，有可能造成跨步电压，接触电势超过允许值。因此，在选择电阻值时，因根据地网接地电阻，保护动作时间，接地短路电流核算跨步电压和接触电势是否超过规程。根据深圳，广州，上海，北京的实践经验，并未因采用电阻接地造成跨步电压和接触电势过高产生人身事故。

7 结论

配电网中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题。中性点不接地、谐振接地、电阻接地各有其优缺点，应结合电网具体条件，通过技术经济比较确定，也就是说，因每种中性点接地方式的系统，具有独自的优点，得到了发展。在同一城市同级标称电压，多种中性点接地方式的系统并存。那种按电压等级“一刀切”决定中性点接地方式是不对。因每种中性点接地方式的系统，具有独自的缺点（弊端）。所以，在选择时必须从具体实际出发，权衡利弊，择利大于弊。

例如：架空线路的小电网，即网络电容电流小，可选用中性点高值电阻器接地系统。

架空线路的大电网，即网络电容电流较大，可选用中性点谐振接地系统。

城市电缆配电网，网络结构较好，可选用中性点中值或低值电阻器接地系统。若要求补偿网络电容电流接地故障入地电流，可选用中性点经中值电阻器与消弧线圈并联的接地方式。

中性点中值或低值电阻器接地方式及中值电阻器与消弧线圈并联接地方式可以克服不接地和谐振接地方式存在的两大弊端：（1）单相间歇性电弧接地时产生的瞬态过电压和瞬态电流。（2）解决选线难，达到正确迅速选线断开单相接地故障线路。

2007/07/30 10:33 A.M.

摘要：在我国，通常将电压为6～35kV系统中性点非直接接地运行。非直接接地系统俗称小接地系统，包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。该系统的电气设备和线路对地绝缘按能承受线电压考虑设计的，最大的优点是线路发生单相接地时可以运行2h。这样能满足配网点多、面广、用户复杂的情况，提高了供电的可靠性。 

关键词：中性点 非直接接地 小接地系统 中性点不接地系统 消弧线圈

1　前言 

　　在我国，通常将电压为6～35kV系统中性点非直接接地运行。非直接接地系统俗称小接地系统，包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。该系统的电气设备和线路对地绝缘按能承受线电压考虑设计的，最大的优点是线路发生单相接地时可以运行2h。这样能满足配网点多、面广、用户复杂的情况，提高了供电的可靠性。 

2　原因及分析 

　　在实际运行中，常会监视到母线电压不平衡的现象，引起母线电压不平衡的原因很多，处理的办法因故障而异。 

　　(1) 母线电压互感器一相二次熔丝熔断。现象为信号警铃响，打出"电压互感器断线"光字牌，一相电压为零，另外两相电压正常。如10kV母线三相电压为0kV，6.1kV，6.1kV。处理对策：退出低压等与该互感器有关的保护，更换二次熔丝。 

　　(2) 母线电压互感器一相一次熔丝熔断。从电压表反应出一相电压大幅度降低，其他两相电压有不同程度的降低。我局青海湖变母线电压为6.7kV，5.2kV，2.5kV，退出电压互感器检查发现C相一次熔丝熔断，更换之后，投入运行，电压恢复正常。 

　　(3) 出线回路发生接地，这是电网常见的不正常运行状态。发生接地时，故障相对地电压降低，金属性的完全接地时降为0kV，非故障相对地电压升高，金属性的完全接地时升为线电压。有的变电所有"小电流接地选检装置"，根据接地时产生零序电流，能判断出接地的线路。若所内无此装置，则通过运行人员的操作选出接地线路之后，通过调度及时通知线路维护人员去处理。因为接地时常引起母线避雷器爆炸、电压互感器发热喷油、高温的电弧容易损坏设备，引起线路另一点接地，造成两相短路。尤其是间歇性的接地还能引起网络电压不应有的升高。 

　　①要根据运行经验及选检原则，先拉无电源、分支最多、线路最长、负荷最轻和无重要用户的线路，后拉分支较少、线路最短、负荷较重和重要用户的线路。 

　　②熟练掌握运行方式。如某一变电所，正常方式下两台主变并列运行，接地时，通常断开分段断路器来缩小查找接地的范围。有一次，一台主变，发生接地，运行人员误拉分段断路器，造成了一段母线失压的误操作。操作前要充分考虑功率平衡、保护配合、消弧线圈的调整、电压是否合格等问题。 

　　③将所内的出线断路器逐一拉合之后，接地仍未选出。可能为所内母线及母线所属设备接地或两回出线同一相接地。 

　　④选检有电源的线路，先将小水电解列，以免发生"撞车"事故。 

　　⑤某一回路跳闸，同时出现母线接地。试送该回路通常不成功。其原因为：若一回线路发生A相接地，B、C两相对地电压升高，常引起另一回路绝缘薄弱处发生B相或C相击穿，形成两相接地短路。因电流互感器接法为不完全星形，有2/3的机会只切除一条线路。这时候，要比较两回线路负荷大小及性质，送出一回线路。若线路瞬间接地，试送成功，不存在选回路的问题。 

　　⑥选出接地线路后，地调应及时通知配电人员尽快处理，变电值班员要加强对所内设备的巡视工作。 

　　(4) 出线回路缺相运行，这对农网变电所母线电压影响较大。35kV变电所负荷小，配网线路长，一回路分支的一相跌落熔断器熔断，若该分支负荷较大，故障相甩负荷电压升高，非故障相电压有一定的降低。若分支负荷小，线路呈容性，或为小电源上网专线，故障相失去电容或电源，从而电压降低，非故障相电压较故障相电压高，这在一定程度上影响母线电压的平衡度。选出该回路后通知配电人员处理。 

　　(5) 多数35kV的农网变电所进出线及主变高压侧用跌落熔断器代替断路器，发生跌落熔断器一相熔断或线路断线，该农网变电所母线电压不平衡。缺相运行的变压器有异常响声，故障相电流为0。运行人员应及时更换熔断件，若线路断线，将该变电所全所停电，通知有关人员巡线、处理。 

　　(6) 线路参数不平衡、三相负荷的不对称也会影响母线电压的平衡。我局共和变电所35kV母线三相电压分别为21kV，18kV，21kV，春季检修，将长199km的共-塘-兴-曲-赛线退出运行后，三相电压均为21kV，主要是线路换位不完善、线路参数不平衡引起的。 

3　结束语 

摘  要：分析了中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点及现在普遍采用的接地选线方式，提出了中性点经消弧线圈接地系统在单相接地故障时短时投入并联电阻的故障选线方式，并在实际运行中取得了良好的运行经验。

       关键词：消弧线圈；中性点接地方式；故障选线 

1  引言

    随着电力系统的发展，配电网采用的电缆线路越来越多，电缆线路的增加导致系统电容电流急剧增加，在中性点不接地的运行方式下电容电流的不断增加对设备绝缘的安全和保护设备的配备带来了严重影响。因此我国在1997年颁布的DL/T 620-1997标准规定当系统电容电流超过10A时，中性点需经消弧线圈接地[1]。

    中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，线电压保持不变,允许继续运行 2h，对提高供电可靠性、电气设备和线路的绝缘水平、减轻对通信系统的干扰等方面具有很好的保护作用，但其单相接地故障线路的选择也是困扰电力工作者的一个难题。正确选择中性点接地方式对确保配电网的安全运行十分必要[2]。

2  消弧线圈接地系统的故障选线问题

    中性点经消弧线圈接地系统的单相接地故障选线技术随着电子技术的发展不断得到进步，从电磁型电流继电器、功率方向继电器构成的零序电流保护和零序无功方向保护到一批基于最新计算机技术的单相接地选线装置的不断出现，其计算原理有过电流、无功方向、首半波比相、谐波电流方向和群体比幅比相及自适应等，这些选线方式用于中性点不接地系统效果良好，已在电力系统中得到了广泛应用。经消弧线圈过补偿方式接地的配电网发生单相接地故障时，其零序电流达到稳态后，故障线路的基频零序电流大于其本身的对地电容电流，而电容性无功功率的方向与非故障线路的相同，都是由母线流向线路，因此无法利用功率方向来判断和选取故障线路；其补偿度一般为5%~10%，也很难根据基频零序电流大小的不同找出故障线路[3]。因此原有的选线理论具有较大缺陷，装置的漏检率和误检率较高, 特别是在高阻接地时更为严重，中性点经消弧线圈接地系统的单相接地故障选线成为一个亟待解决的问题。

3  消弧线圈并联中值电阻的故障选线方案

    瞬时性的单相接地故障在消弧线圈的补偿作用下得以，当系统发生永久性接地故障时，系统控制器检测到单相接地后短时投入电阻，利用零序导纳的变化和线路特征矩阵法对瞬间接地进行选线，进而准确判断接地线路。

    单相接地时消弧线圈并中值电阻系统示意图如图1所示。

    图中，Line1,…, Linen为线路，R为中值电阻，L为消弧线圈，Rg为接地处电阻。系统等效电路图如图2所示。

    图中，L为消弧线圈电抗，RN为并联电阻阻值，IL为流经消弧线圈的电流， 为流经RN的电流，UA、UB、UC为相电压，Ig为接地处电流，C0为每相对地电容，Ic为三相线路经C0泄入大地的电流之和。根据图2可得到各回出线的线路系数K及与电阻投切有关的系统系数d，根据系统系数d 可判定是母线接地还是非母线接地，根据线路系数K可判定具体的单相接地线路。系统系数d定义为

式中  DIi为第i条线路并联电阻投切前后零序电流的变化量；DIj为第j条线路并联电阻投切前后零序电流的变化量；Ii、Ij为单相接地时第i、j条线路电流。由图2得到

式中  if为故障线路电流；in为正常线路电流；gd为接地导纳；gR为并联电阻导纳；Cf为故障线路电容；Cn为正常线路电容；x为对地总电容导纳减去消弧线圈导纳；U0为零序电压；w为角频率。

    进一步推导得知，K是线路零序电流和接地电流之比。因此对于正常线路，K因子和线路长短、零序电流的相位无关，只与系统参数和接地电阻有关。对于故障线路，K因子和线路参数、系统参数都相关，并且显著区别于正常线路的K因子。

    考虑到系统电容电流的实际大小，g0的取值应确保线路发生单相接地时，故障线路的零序电流比正常线路的明显增大， K因子明显减小，而正常线路的K因子接近1。如果是母线接地，各条线路零序电流增加的比率相同，K值也趋近于1。

    消弧线圈并联中值电阻综合了中性点谐振接地和电阻接地两种接地方式的优点。既保持了电阻接地可以准确选线的优点，又可以减少接地点残流，弧光接地过电压，确保10kV系统单相接地之后带故障运行2h以上。该选线方法克服了残流增量法接地后调整消弧线圈及对高阻接地选线不准的缺点，能够对金属接地、高阻接地和母线接地进行正确选线。

4  实际运行情况

    将此故障选线方式应用于某变电站，该变电站是单母线分段运行方式，10kV出线分别为11和10回，采用350/5的开合式零序电流互感器，经过近一年的运行，共发生永久性接地故障8次，选线全部正确，采用K因子记录的选线信息如表1所示。

5  结论

    实际运行结果表明，本文提出的中性点采用消弧线圈并联中值电阻的接地方式为解决中性点经消弧线圈接地系统的单相接地线路的选择这个难题提供了一个良好的解决办法，可供广大电力工作者借鉴选用。

参考文献

[1]  DL/T 620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]．

[2]  要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地[M]．北京：中国电力出版社，2000．

[3]  张艳霞，陈超英，赵杰辉，等（Zhang Yanxia，Chen Chaoying，Zhao Jiehui et al）．配电网单相接地故障选线底一种新方法（A new method of locating fault line under single phase to ground fault in distribution network）[J]．电网技术（Power System Technology），2002，26(10)：21-24．

消弧线圈接地系统小电流接地选线

2007/06/19 07:09 P.M.

　1 选线原理 

　　⑴ 绝缘监察装置。绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作。当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便。其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电。 

　　⑵ 零序电流原理。在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流。故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大得多，利用这一原则，可以采用电流元件区分出接地故障线路。 

　　⑶ 零序功率原理。在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。根据这一原则，可以利用零序方向元件区分出接地故障线路。 

　　2 消弧线圈接地系统的特点 

　　随着国民经济的不断发展，配网规模日渐扩大，电缆出线日渐增多，系统对地电容电流急剧增加，接地弧光不易自动熄灭，容易产生间隙弧光过电压，进而造成相间短路，使事故扩大。为了防止这种事故，电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定；3~10 kV架空线路构成的系统和所有35 kV、66 kV电网，当单相接地故障电流大于10 A时，中性点应装设消弧线圈，3~10 kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30 A时，中性点应装设消弧线圈。根据这一规定，潮州供电分公司对系统进行改造，采取中性点经消弧线圈接地的运行方式，但是造成了采用零序电流原理、零序功率方向原理的接地选线装置的选线正确率急剧下降。其原因是中性点经消弧线圈接地系统单相接地时，电容电流分布的情况与中性点不接地系统不一样了，如图1所示。 

　　由图1可知，中性点接入消弧线圈后，发生单相接地时，非故障线路电容电流的大小和方向与中性点不接地系统是一样的；但对故障线路而言，接地点增加了一个电感分量的电流ILo从接地点流回的总电流为： 

　　由于与的相位相差180埃 将随消弧圈的补偿程度而变，因此，故障线路零序电流的大小及方向也随之改变。 

　　当全补偿时，即，接地电流接近于零，故障线路零序电流等于线路本身的电容电流，方向由母线流向线路，零序功率方向与非故障线路完全相同。 

　　全补偿时，wL = 1/3wC∑，正是工频串联谐振的条件，如果由于系统三相对地电容不对称或者断路器三相不同期合闸时出现零序电压，串接于L及3C∑之间，串联谐振将导致电源中性点对地低压升高及系统过电压，因而不采用这种补偿方式。 

　　当欠补偿时，即分两种情况： 

　　如果补偿以后的接地电流大于本身线路电容电流，且方向由线路流向母线，故障线路零序电流将减少。 

　　如果补偿以后的接地电流小于本身线路电容电流，故障线路零序电流不但大小变化，且方向也变为由母线流向线路。 

　　上述情况表明，在欠补偿方式下，故障线路零序电流(功率)的方向是不固定的。同时，考虑到因运行方式变化，系统电容电流IC∑减少时，有可能又出现串联谐振。因此，这种补偿方式很少采用。 

　　当过补偿时，即，这种补偿方式没有发生过电压的危险，因而得到了广泛的应用，采用过补偿后，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流，它与零序电压的相位关系和非故障线路电容电流与零序电压的相位关系相同，数值也和非故障线路的容性电流相差无几，因此不接地系统中常用的零序电流选线原理和零序功率方向选线原理已不能采用。

3 接地选线原理比较 

　　(1) 插入有效电阻法。发生接地故障时，在消弧线圈上短时并上一个有效电阻，使接地点产生一个有功分量电流，再利用此有功分量电流作为选线依据，经一定延时后，再把电阻切除。只要电阻选择合适，就能使接地点的有功分量电流足够大，从而达到选线的目的。 

　　(2) 5次谐波原理。在电力系统中，电源感应电势中本身就存在高次谐波分量，此外由于变压器、电压互感器等设备铁心非线性的影响，电网中必然包含一系列高次谐波分量，其中主要为5次谐波分量。对中性点经消弧线圈接地的系统，由于消弧线圈对5次谐波呈现的感抗为基波的5倍，而线路容抗为基波1/5，和线路容抗相比，消弧线圈近似于开路状态。因此，5次谐波感性电流可以忽略，系统单相接地时，5次谐波容性电流分布与中性点不接地系统中基波容性电流几乎相同，籍此可进行故障选线。 

　　(3) 首半波原理。该原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值这一假设，利用单相接地瞬间，故障线路暂态零序电流第1个周期的首半波与非故障线路相反的特点构成。暂态电容电流中包括自由分量和强制分量，它具有以下几个特点： 

　　在相电压接近最大值瞬间单相接地过程中，暂态电容电流比流过消弧线圈的暂态电感电流大很多，暂态电感电流可忽略不计。因此，在同一电网中，即使中性点经消弧线圈接地，其过渡过程与中性点不接地情况下近似相同。 

　　故障线路暂态零序电流和暂态零序电压首半波方向相反。非故障线路暂态零序电流和暂态零序电压首半波方向相同。 

　　首半波电容电流幅值比稳态电容电流大几倍到几十倍，对总线路长度较短的系统，暂态过程更加明显。 

　　由上述特点可知，对短线路而言，其稳态电容电流小，暂态电容电流大，该原理比其它各类反映接地稳态量的原理灵敏度高，对单相接地反应迅速。 

　　(4) 注入信号寻踪法。该原理是通过运行中的电压互感器向接地线注入信号，利用信号寻踪原理，实现故障探测。该装置由主机和信号电流探测器两部分构成，主机发出的信号通过电压互感器副边二次端子接入，并由故障线路接地点流回。信号探测器插在主机内部或安装在各条出线绝缘距离以外探测选线。由于故障选线是通过注入信号实现，无需使用零序电流互感器，也与电流互感器的接线方式无关。装置还具有测距定位功能，寻踪选线以后，必要时可停电进行测距定位。 

　　4 接地选线装置现场注意事项 

　　(1) 零序电流互感器穿过电力电缆和接地线时的接法问题。不论零序电流互感器与电缆头接地线的相对位置如何，零序电流互感器与接地线的关系应掌握一个原则：电缆两端端部接地线与电缆金属护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链。即当电缆接地点在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地。同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50kΩ。以上做法是为了防止电缆接地时的零序电流在零序电流互感器前面泄漏，造成误判断；经电缆金属护层流动的杂散电流由接地线流入大地，也不与零序电流互感器匝链，杂散电流也不会影响正确判断。 

　　(2) 接入选线装置的线路数量问题。一般来说，线路路数至少不少于3路才能保证正确判断，一般变电所都能满足此要求。当出线路数少，母线有防止电压互感器铁磁谐振或防止过电压的接地电容时，接地选线判断比较准确。另外，凡是接在母线上的各馈电线路包括补偿无功功率的电容器等的电缆都必须经过零序电流互感器接入选线装置，否则未接入选线装置的线路接地时采用幅值比较法的装置可能误判断，采用方向比较法的则可能判为母线接地。 

　　(3) 零序电流互感器型号统一问题。幅值比较的前提是变电所各出线的零序电流互感器的特性必须一致，否则可能因特性不一致而造成误判断，这一点，尤其在变电所扩容新增加配电线路时一定要注意。新增线路的零序电流互感器必须与原有其它线路的零序电流互感器型号、生产厂家保持一致。对于开合式零序电流互感器，开合接触面应无灰尘，确保面接触。对有架空出线的线路，虽然可以用三只测量用电流互感器滤出零序电流，但由于与电缆出线零序电流互感器特性不一致，架空出线也应改为一段电缆出线，以便于用同型号零序互感器。 

　　(4) 零序电流互感器的极性问题。各配电线路的零序电流互感器的极性必须一致，并满足厂家要求（一般沿配电盘柜向线路方向流出为正）。 

　　(5) 某些线路出线为双电缆时。为保证线路零序电流的准确测量，每条出线电缆应尽可能采用一根电缆，对负荷较大的线路可采用大截面铜心电缆，不得不采用双电缆并列时，应尽可能选用内径较大的零序电流互感器，将两根电缆同时穿入零序互感器。 

　　5 系统调试 

　　施工完毕，必须做好系统调试，及时发现施工中存在的问题，具体调试的方法如下：解开TV开口三角的零序电压引入线，用调压器模拟零序电压，加入装置，此时加入的电压应与装置显示的电压一致，同时用升流器在TA一次侧模拟系统单相接地电流，穿过TA一次时，一条线路反穿，其余线路正穿，所加入电流应大于20mA，此时装置能正确选线，说明该装置回路可以投运。 

　　6 结束语 

2007/05/16 10:16 A.M.

摘要： 

通过对配电网中微机消谐装置、一次消谐阻尼器及消谐型电压互感器等消除电压互感器铁磁谐振设备的特点介绍，对现场几种消谐做法的应用情况进行了分析，提出了在同一配电网中一次消谐和二次消谐并用的几种综合消谐措施，并指出了同时采取弧光接地过电压等措施的必要性。 

关键词： 配电网；电压互感器；铁磁谐振；消谐；综合消谐措施 　　 

　　配电网中由于电磁式电压互感器（TV）饱和引起的铁磁谐振过电压时有发生。近年来，电网中应用了多种新型消谐装置，这些装置因作用机理不同而各有所长，也各有局限性，因此对这些新型消谐装置进行分析和优化配置，即采取综合消谐措施以便达到最佳保护效果十分必要。 

1　 常用消谐装置的特点 

1.1 微机消谐装置 

　　微机消谐装置也称二次消谐器，被安装在TV的开口三角绕组上。正常运行或者发生单相接地故障时装置不动作，而一旦判断电网发生铁磁谐振时，便会使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以和阻尼铁磁谐振，当谐振消除后晶闸管自行截止，必要时可以重复动作。装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电阻为几mΩ至几十mΩ。如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频3种谐振，而且对整个电网有效，即一个系统中只需选择1台互感器安装消谐装置即可。 

　　微机消谐装置的主要缺点是难以正确区分基波谐振和单相接地。目前，对基波谐振和单相接地故障判据的主要区别在于零序电压U0的高低。通常，基频谐振定为当U０≥150 

V时；当30 V≤U０＜145 

V时定为单相接地故障。为了防止在单相接地时由于装置误动使TV长时间过负荷而烧毁的情况发生，通常将该装置基频谐振的判据电压定得比较高。这样，在工频位移电压不是很高的情况下（如空母线合闸）装置将无法动作，就可能使某些励磁特性欠佳、铁心易饱和TV的熔丝熔断。而且这种装置当电网对地电容较大时，它对防止间歇性接地或接地消失瞬间互感器因瞬时饱和涌流而造成熔丝熔断的事故为力。此外，在持续时间较长的间歇电弧过电压激发下，流过TV高压绕组的电流将显著增大，仍可能会烧坏TV。 

　　由于基频谐振中的频率实际上并不是十分严格的基频，不是完全没有频率突变［1］，因此，能否在信号处理方法中采用对时频局部化方面极具优势的小波来检测，值得探讨。 

1.2 一次消谐阻尼器 

　　一次消谐阻尼器，如LXQ型阻尼器，实际上是将一个非线性消谐电阻R0串接于电压互感器一次侧中性点与地之间，它采用中性点阻尼电阻消除谐振，见图１。电网正常运行时，消谐器上电压＜500 

V，R0呈高电阻值（可达几百kΩ），阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网发生单相接地时，消谐器上电压较高（10 

kV电网中其值约1.7～1.8 kV），R０呈低值（几十kΩ），可满足TV开口三角电压不小于80 

V的绝缘监测要求,而且仍可阻尼谐振；当电网发生弧光接地时，R0仍能保持一定的阻值，互感器涌流。 

　　该装置具有消除TV饱和谐振和涌流2种功能，但在应用中存在局限性：①中性点为半绝缘结构,只能直接接地安装的ＴＶ无法使用；②只能本TV不发生谐振，对电网中的其他TV无效（仅一对一有效）；③当发生单相接地故障时，TV零序电压U０的测量值有误差, 

因此不适宜使用在对U0幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）；④装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型一次消谐阻尼器，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，仍可损坏装置。一次消谐阻尼器较适用于JDZJ等型号中性点全绝缘TV的消谐改造。 

1.3 消谐型电压互感器 

1.3.1 加装零序电压互感器型 

　　加装零序电压互感器［2］的消谐型电压互感器由三相主电压互感器TV1和串接在中性点的零序电压互感器TV０二部分组成，采用零序电压互感器消除谐振，见图2。该消谐装置要求TV1的开口三角绕组闭合，零序电压U０从TV０的二次侧取得。当单相接地时，TV每相励磁感抗为Xm 

=XTV1+3XTV0（XTV1为TV1的漏抗；XTV０为TV０励磁感抗）。 

　　由于XTV1很小，可略，故Xm≈3XTV０，即零序电压绝大部分降落在TV0上，一般的外激发不能使TV1进入饱和区 

，从而使谐振难以产生。此外，TV０高压绕组的直流电阻约为10 

kΩ，对谐振有强烈的阻尼作用，对涌流有作用。此种消谐型TV的消谐作用也仅对自身有效，热容量也有限。

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留言    [引用] 2006-12-18 12:12:45.0 第12楼1.3.2 呈容抗谐振型 

　　呈容抗谐振的消谐型电压互感器的主要特点有：①互感器内部的分布电容和杂散电容较大，正常时，在接有0～100%负荷下整体呈容性（结构上合理确定一次绕组径向与轴向的尺寸比例；采用介电系数大的绝缘材料作为层间绝缘；一次绕组采用阶梯式排线方式等）,不易构成铁磁谐振回路。②在较高的电压作用下，铁心不易饱和（采用优质硅钢片，以降低工作磁密）。③能承受更高的过电压（增加了一次绕组匝数；加强一次绕组的端部绝缘和层间绝缘）。 

　　然而，由于这种TV的质量和体积相对较大,因此在实际应用中往往有一定困难。 

2　 现场应用的消谐方法分析 

2.1 TV开口三角绕组配置２５Ω消谐电阻 

　　随着系统对地电容的增大，电压互感器磁饱和后将依次发生高频、基频和分频谐振。TV的开口三角绕组上，用于消除分频谐振的阻尼电阻ｒ值最小，ｒ≤０.４（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ，只要按此来选择电阻就可同时消除另外2种谐振。消除基频谐振的电阻值为ｒ′≤３（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ［3］。式中,ＸＬ为互感器在线电压下的每相励磁感抗，ｎ１/ｎ２为高压绕组与开口三角绕组的匝数比。 

　　可见，对于在开口三角绕组配置了２５ Ω 

消谐电阻的TV，当系统中中性点直接接地的普通电磁式TV不超过２台时还可以消除基频谐振，但若要消除分频谐振则阻值偏大，失去消谐作用。为此，应加装微机消谐装置,同时宜保留原消谐电阻,以利于空母线合闸时工频位移电压。 

２.２ 在同一TV上同时装设一次消谐阻尼器和微机消谐装置 

　　在开口三角绕组两端接上电阻r的做法，实际上相当于在TV高压侧Ｙ０接线各相绕组上并联一电阻（只有在电网有零序电压时才出现），即在电网中每相对地并联合适的电阻在理论上同样可以起到消谐作用［4］。据分析推导，为消除分频谐振，在TV高压侧每相绕组并联的电阻应满足：Ｒ１≤０.４ＸＬ/３。若单台１０ 

kV互感器的每相励磁感抗ＸＬ=５００ kΩ，则Ｒ１≤６６.７ kΩ。 

　　如果在TV一次侧中性点装设了阻尼电阻Ｒ０，那么该TV基本上不会参与谐振。当系统中其他中性点直接接地的TV发生谐振时，由于此时零序电压Ｕ０的测量值偏小，即使该TV的二次侧装了微机消谐装置，往往也不会及时动作。 

　　电缆使用较多的１０ kV配电网，大多发生分频谐振。微机消谐器分频谐振的判据为１５ Hz≤ｆ≤１８ Ｈz或２３ Hz≤ｆ≤２７ Ｈz，３5 

V≥U0≥25 Ｖ。当开口三角绕组电压为３０ Ｖ时，一次系统零序电压的估算值已达（３０/１００×０.８）×（１０/3）=２.２ 

kV。此时，微机消谐器动作，开口三角绕组基本上处于被短接状态，ＴＶ高压绕组反映的是数值很小的漏抗，即零序电压绝大部分降落在阻尼电阻Ｒ０上。这时，电网每相对地的等值并联电阻为３Ｒ０，如果呈低电阻值的Ｒ０为２５～３５ 

kΩ，则３Ｒ０为７５～１０５ kΩ，已超出消除系统中单台中性点直接接地TV谐振所需的阻值（约６６.７ 

kΩ）。若有多台TV参与了谐振，则更是无助于消谐作用，而且还可能因作用在Ｒ０上的过电压得不到及时消除，且时间较长时而被损坏，从而进一步损害TV。 

　　可见，以上做法已超出微机消谐器和一次消谐器研制的初衷，二者单独存在时的消谐机理已不再适用，这种做法不但无助于消谐反而有害。因此，这2种消谐装置应分开安装在不同的TV上为宜。 

２.３ 在加装零序电压互感器消谐型TV的二次侧加装微机消谐装置 

　　对于加装零序电压互感器的消谐型TV，原理上要求其主电压互感器ＴV１的开口三角绕组始终是闭合的，所以不可能在其二次侧加装消谐器，否则将破坏原先的消谐机理，难以起到消谐作用。若是将微机消谐器装在其零序电压互感器ＴV0的二次侧，当系统中其他互感器发生铁磁谐振时，消谐器将在零序电压作用下动作，ＴV０二次侧几乎被短接，ＴV０及ＴV１高压绕组反映的均为漏抗，互感器的零序阻抗变为数值很小的漏抗，相当于电网中性点临时直接接地，因而谐振也就随之消失。可见，在此消谐型TV的TV0二次侧加装微机消谐装置有助于整个电网的消谐。 

3 　消谐措施的综合应用 

　　（1） 普通型电磁式电压互感器应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号及生产厂家。变电站10 kV母线TV一次额定电压UN为10／3 

kV，有的TV在1.9UN电压作用下铁心就可能进入饱和区，而母线实际运行电压为10～10.7 

kV。当电网单相接地时，作用在TV上的工频稳态电压可能高达1.85UN，加上电网电压的波动，TV极易饱和。在基波谐振过电压不很高的情况下，即使装设了二次微机消谐装置也照样可能使熔丝熔断。尤其对中性点半绝缘结构ＴＶ（如ＲＥＬ１０型等）,难以进行消谐改造，更应慎重选型。为了防止空母线合闸时TV熔丝熔断，还可以采取事先投入某些线路或站用变压器等临时措施，但不宜投入电容器组，这可防止电压有较大波动时空载变压器与电容器构成振荡回路产生振荡过电压。 

　　（2）变电站各段母线TV开口三角绕组处应装设微机消谐装置，使之对整个电网产生消谐效果。由于对母线送电的瞬间交流电压极不稳定，电网发生接地、谐振等故障时瞬间交流系统的暂态干扰,均会影响装置的正常工作，因此，消谐装置工作电源宜选用直流220 

V。以往从TV二次侧取得交流100 V电源或者从站用电系统取得交流220 

V电源的做法不可取。变电站母线选用消谐型TV，同时加装微机消谐装置,即一、二次消谐措施并用，是较为可取的推荐方案，这样既可以保证TV自身不参与谐振，同时对整个电网也具有消谐作用。 

　　（3） 

对应的，开闭所母线宜尽可能选用消谐型TV,但无需另装二次消谐装置。考虑到这种系统往往对地电容较大，因此涌流是一个不可忽视的问题，选用加装零序电压互感器消谐型TV是较合理的选择。 

　　（4） 

高压用户配电所一般无需绝缘监测及接地选线，因此，母线TV一次侧中性点应尽可能不接地或选用消谐型设备以改善同一系统中TV并联后总体等效伏安特性。 

　　（5） 

同一配电网中，在尽可能采用一次消谐和二次消谐措施的同时，采取弧光接地过电压的措施仍是十分必要的。由于普通型或消谐型TV、一次消谐器等现有消谐设备的热容量都很有限，在长时间间歇电弧过电压的作用下仍有被烧坏的可能。

　　（6） 

配电网中性点谐振接地或经电阻接地可根本解决TV饱和过电压问题。因消弧线圈感抗XQ或接地电阻与互感器的励磁感抗XL相比要小得多，在零序回路中XL几乎被XQ短接，因而XL因饱和引起的三相不平衡也就不会产生过电压了。但因此项措施投资较大，显然不宜专为消谐而设置。 

4　 结语