PT铁磁谐振抑制措施的分析与研究

崔继勇

摘 要 本文针对油田各变电站的参数情况，详细分析了铁磁谐振的产生机理以及各种消谐措施的利弊和适用情况，同时从参数计算方面提出了对于抑制铁磁谐振的主要方法，对油田各变电站的实际情况提出了改进意见，为以后整改及优化提供一定的依据。

关键词 铁磁谐振 电压互感器 消谐器 PT烧毁

1胜利油田PT烧毁现状分析

1.1油田配电系统变电站PT接线方式调查

通过对胜利油田27个典型变电站调查统计得出，就PT接线方式及消谐措施而言主要有：3PT接线方式、3PT+二次消谐器、3PT+二次消谐器+一次消谐器、4PT、4PT+二次消谐器几种主要接线方式。其中大多数变电站使用的消谐器均为WNXIII系列，个别站使用的还有RXQ、HYR-3两种型号的消谐装置。

1.2 PT烧毁的原因分析

通过对近期所发生的PT烧毁故障的变电站进行现场调研发现：烧毁的PT几乎都为内部爆裂且绕组烧毁；每次故障中一次保险熔断现象较少；对二次接线检查也并没有发现接线错误等现象。综上所述，可以看出PT烧毁故障基本均由铁磁谐振所导致。

2 PT铁磁谐振的产生机理

在35kV及以下电压等级的中性点不接地系统中，PT的各相对地电感为La、Lb、Lc，线路侧对地分布电容为Ca、CB、CC，电源侧三相电势为Ea、Eb、Ec，则系统简图如图1所示，由图中可以看出，每相的对地导纳为：

Y=j（C）

总导纳为Ya+YB+YC，正常运行时，励磁电感远大于分布电容，三相对地负荷平衡且为容性，中性点虚拟电位为零。当系统发生波动时，可能会使PT的电感瞬间饱和，使电感值急速下降，对地导纳变为感性，此时总导纳可能为零，则会发生串联谐振，产生内部谐振过电压，此时中性點虚拟电压变为：

由于扰动的随机性，PT的饱和相也是随机的，导致虚拟中性点电位在很大的范围内波动，产生系统内部过电压，使PT相间或绕组间绝缘变弱甚至击穿放电，从而使PT烧毁。

PT的谐振分为多种，如上所述为基频谐振；当系统的分布电容C很大或PT的电感L很大且回路自振角频率较高时，则易发生分频谐振；当系统分布电容和励磁电感较小时，则易发生高频谐振。对于油田电网来说，其结构复杂、负荷特殊，需系统分析各变电站的系统参数从而确定其易发生铁磁谐振的类型，有针对性的采用相应的消谐方式才能达到较好的效果。

3铁磁谐振类型的分析与确定

明确各种系统参数下PT谐振的类型，才能更有效的提出相应的解决措施。对于各种类型的谐振，分频谐振更易使PT铁芯磁饱和，激发过电流，更容易烧一次保险；基频谐振容易激发过电压烧毁PT绕组等。对于不同的谐振类型，可配合使用不同的消谐方式，会达到更好的消谐效果。

根据Peterson谐振曲线，明确各种不同系统参数下，发生谐振时，落入的谐振区间，从而可明确每个系统中产生谐振的种类，根据不同的谐振种类制定相应的消谐方式。

根据XC/XL的比值，来确定谐振类型，而计算XC/XL的比值，可采用电容电流测试仪对系统的电容电流进行测量或理论计算系统对地容抗XC。系统感抗XL的计算采用PT伏安特性计算法，由伏安特性点计算出低压侧的感抗并折算至高压侧即可作为系统感抗XL。

4消谐措施的分析与比较

4.1 PT中性点串接阻尼电阻

在早期的部分变电站采用此消谐方式，该措施由于阻尼电阻较大，使通过PT绕组的电流被加以限制，降低了PT的饱和程度，伴随不同程度的电压升高，电阻的分压比上升，饱和电感分压比下降，同样起到降低PT饱和的作用。因此，这种方法可以防止PT饱和并可以抑制一次涌流。

4.2中性点串接零序PT

在电压互感器高压侧中性点串接单相电压互感器，主电压互感器为三相PT，其一次线圈接为星形，中性点经零序PT接地。此种接线方式，在系统发生单相接地或其他原因造成电压升高时，零序电压几乎全部分在单相PT上，三相PT上的电压仍为相电压，起到保护作用。

4.3 WNX型消谐器

WNX型消谐器可区分分频和高频谐振，靠瞬时多次短接开口三角绕组进行消谐，当系统发生单相接地故障时则不动作，由电脑逻辑芯片控制。但此种消谐器当发生基频谐振时，在开口侧显示出来的电压波形和幅值，与单相接地情况下的基本相同，使消谐器无法正确判断，且不能限制PT的一次涌流。

4.4中性点串接RXQ型消谐器

RXQ型消谐器采用非线性电阻作为主要电阻体，在正常运行时，消谐器上电压不高时呈高阻值，使谐振在起始阶段不易发展；当出现系统故障时，消谐器上电压较高，呈低阻值，满足PT开口电压要求。

5抑制PT烧毁的措施和建议

根据胜利油田各变电站多年来的运行经验，以及上述对于铁磁谐振的产生机理的分析，提出以下改进建议与方案：

（1）在易发生基频高频谐振的系统，宜采用加装4PT的方式，谐振抑制效果较好。

（2）易发生分频谐振的系统，宜采用加3PT+二次消谐器+一次消谐器方式效果较好。

参考文献

[1] 解广润.电力系统过电压[M].北京：水利电力出版社，1985.