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鐵路電力系統(tǒng)；中性點不接地；電壓互感器；諧振過電壓；消諧措施

在鐵路電力系統(tǒng)中引起電網(wǎng)過電壓的原因很多，其中諧振過電壓出現(xiàn)相對頻繁，其危害性較大。過電壓一旦發(fā)生，往往會造成電氣設(shè)備的損壞、燒毀，甚至發(fā)生停電事故。由于諧振過電壓作用時間較長，而且不能用避雷器限制，因此在選擇保護措施方面有較大的困難。為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，確保供電的安全、可靠，結(jié)合實際提出相應(yīng)的解決對策。

1諧振發(fā)生后的現(xiàn)象

中性點不穩(wěn)定過電壓在電力系統(tǒng)中普遍發(fā)生，是電力設(shè)備發(fā)生損壞甚至燒毀的重要原因之一，同時也是電壓互感器燒毀及高壓保險頻繁熔斷的主要原因，在中性點不接地的條件下，偶遇激發(fā)即可發(fā)生諧振過電壓，對安全供電構(gòu)成極大威脅。

在電網(wǎng)中性點不接地、電壓互感器對地的感抗與電網(wǎng)的對地容抗相互匹配的條件下，由于突然投入空母線或電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生瞬間電弧接地等原因，使電壓發(fā)生突變，引起電壓互感器鐵心飽和，導(dǎo)致三相對地導(dǎo)納的不對稱，便可能產(chǎn)生基波、高次諧波或低分次諧波等三種不同頻率的中性點不穩(wěn)定過電壓，而且在同一次過程中，可能產(chǎn)生兩種不同頻率的過電壓，即可從一種頻率的諧振狀態(tài)自動轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的諧振狀態(tài)。諧振狀態(tài)可能持續(xù)較長的時間，也可能突然自動消失。諧振發(fā)生后電壓互感器同時伴有異常聲響。

當(dāng)產(chǎn)生基波諧振時，因中性點位移電壓與一相電壓反相，零電位點必須移至線電壓三角形之外，該相電壓顯著降低，但不為零，即所謂的一相反傾，其余兩相電壓升高，數(shù)值略超過線電壓，開口三角繞組的電壓也略超過相電壓。

當(dāng)產(chǎn)生高次諧波諧振時，因中性點出現(xiàn)高次諧波的位移電壓，它與工頻電壓疊加后，三相電壓同時升高，其中某一相電壓尤高，開口三角繞組同時也會出現(xiàn)過電壓。

當(dāng)產(chǎn)生低分次諧波諧振時，三相電壓與正常情況下電壓相比，依次輪流升高，電壓表的指針在相同的范圍內(nèi)出現(xiàn)低頻擺動，開口三角繞組也會出現(xiàn)分

頻零序電壓。分頻諧振，其特征是過電壓并不高，但流過電壓互感器繞組的電流很大，可達30～50倍，所以常常使電壓互感器因過熱而爆炸。2諧振的解決措施

總體思路

在中性點不接地系統(tǒng)中，通常限制鐵磁諧振過電壓措施可采用下述方案。

方案1：在系統(tǒng)中性點裝設(shè)自動調(diào)諧接地補償裝置，這也是從根本解決這一問題的較好方式，能達到較好的效果，但投資較大。

方案2：改變電容、電感參數(shù)，使其遠離諧振匹配條件，如使母線分段運行，使其發(fā)生諧振條件相對減少；每相母線上安裝電容器，使其不滿足諧振產(chǎn)生條件；采用勵磁特性好的PT，并盡可能使PT組中3臺PT勵磁特性相近；限制同一系統(tǒng)中PT并聯(lián)臺數(shù)；或選用容性PT；在PT高壓側(cè)中性點串接單相PT；等等。

方案3：消耗諧振能量，阻尼抑制或消除諧振發(fā)生。如在PT高壓側(cè)中性點串接電阻器；在開口三角側(cè)接入非線性電阻器等。

具體措施系統(tǒng)中性點裝設(shè)消弧線圈，使系統(tǒng)阻抗參數(shù)盡量避開諧振區(qū)，對發(fā)生諧振較頻繁自閉、貫通回路，還應(yīng)考慮將自母互、貫?zāi)富ル妷夯ジ衅髦行渣c改為經(jīng)消弧線圈接地。

諧振嚴重的變配電所可考慮在電源中性點裝設(shè)自動調(diào)諧接地補償裝置。

組成：接地變壓器、電動式消弧線圈、微機控制部分、阻尼電阻部分、中性點專用互感器和非線性電阻。采用自動調(diào)諧原理的接地補償裝置，可通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)過補償、全補償和欠補償運行方式，來較好地解決此類問題。在多臺并聯(lián)運行的電壓互感器中性點加裝阻尼電阻R0，只要滿足R0≥6%XL即可消除諧振。在加裝中性點電阻時還應(yīng)考慮電阻的功率及表面爬電距離。對于JDXJ型的電壓互感器，可選用10kΩ，100W，150～200mm電阻器；

由于中性點電阻對空母線合閘阻尼效果不好，還應(yīng)在TV開口三角側(cè)加裝用于限制高次諧波諧振裝置，通常可選用150～200W功率白熾燈串接在開口三角側(cè)，配合使用效果會更好一些。

3、在系統(tǒng)電壓互感器中性點安裝消諧器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時，消諧裝置上會出現(xiàn)較高的電

壓使消諧器導(dǎo)通，消耗能量，起到阻尼和限制電流的作用，并且也降低了互感器上的電壓，改善了電壓互感器的伏安特性。但要注意：電阻的選擇不能太大，否則發(fā)生單相接地時，開口三角電壓就會較低，對保護的正確動作有一定的影響。因此宜采用非線性電阻，正常時，阻值較大，故障時由于高電壓作用，阻值下降，同樣起到消耗能量和阻尼等的作用，而不會影響開口三角保護功能的可靠性。一般選R≥0.06XL，容量大于600VA的電阻。這種方式一般在10kV及以下的系統(tǒng)中采用。

4、在壓互的開口三角裝設(shè)消諧裝置或電阻。

在壓互的開口三角裝設(shè)消諧裝置或電阻等價于高壓側(cè)中性點加裝電阻作用，同樣起到阻尼、消諧、抑制諧振的作用。在局管內(nèi)有的變配電所已經(jīng)采用，開口三角裝入200～500W左右的消諧燈，有的所起到了明顯的作用，有的所作用不甚理想。

另一方面，可從繼電保護角度考慮，在PT開口三角裝設(shè)RΔ≤0.4的電阻，，選擇電阻時，注意電阻的功率要足夠，在諧振發(fā)生時，用接地電壓繼電器和時間繼電器配合，采用自動投入、切除的方式。實現(xiàn)既可以阻尼諧振，也可以對電壓互感器的容量選擇帶來好處，不影響開口三角的保護功能，形成較為完整的保護功能，可限制一般的基波和分頻諧振。即簡單又實用，也容易改造既有變配電所。3從具體倒閘操作檢修等方面考慮消除鐵磁諧振的方法

給母線充電前先切除PT，充電后再投入PT，停母線時先切除PT再拉開開關(guān)。

操作中注意監(jiān)視母線電壓，如電壓過高則立即改變方式，合上或拉開引起諧振的開關(guān)、斷路器或電壓互感器。

減少同一系統(tǒng)中的電壓互感器的投運臺數(shù)。在系統(tǒng)中由于保護和計量的需要有多臺電壓互感器同時投運，這樣PT投運臺數(shù)越多，總體伏安特性也就越差，PT的總體電抗也就越小，對于以上問題應(yīng)該加強運行管理，能用一臺PT可以替代二臺的，就不要用兩臺PT同時運行，在10kV、35kV系統(tǒng)中，有些PT中性點不需要接地運行的，就應(yīng)盡可能不接地運行。

有條件的配電所，可在10kV母線每相加入對地電容，或選用可靠的電纜來代替一段出線架空線，也是解決諧振既簡單又行之有效的方法。

加強運行管理，提高檢修質(zhì)量。在運行過程中，應(yīng)盡量在操作中減少過電壓發(fā)生的可能。例如：對于空載線路應(yīng)退出重合閘，以防止線路重合而引起的過電壓，并提高檢修質(zhì)量，消除隱患，注重斷路器三相分合閘同期性的檢驗，以防止斷路器的不同期合閘引起的過電壓，而激發(fā)諧振的可能性。

維護好系統(tǒng)其它用電負荷，避免發(fā)生對地閃絡(luò)或接地等事故引起的諧振過電壓。

參考文獻

［1］要煥年，曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地，中國電力出版社，1998年版.

［2］于永源，楊倚雯：電力系統(tǒng)分析，長沙電力學(xué)院，2007

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