配電網(wǎng)電壓互感器熔絲熔斷防治措施的缺陷及新措施研究

梁志瑞 ，趙夢雅 ，牛勝鎖 ，劉海生 ，梁 爽 ，郭亞成

（1.華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003；2.國網(wǎng)保定供電公司，河北 保定 071000）

0 引言

在中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的中壓配電網(wǎng)中，變電站母線上一般裝設(shè)三相五柱式的電磁式電壓互感器（以下簡稱電壓互感器），其一次側(cè)中性點(diǎn)接地，為保護(hù)和測量提供電壓量。當(dāng)雷電天氣、母線空載合閘、間歇性弧光接地或接地故障消除瞬間等情況下系統(tǒng)回路受到外界強(qiáng)烈沖擊時，常常發(fā)生電壓互感器高壓熔斷器（即熔絲）熔斷等事故，這既影響電能表的測量，又易造成保護(hù)裝置的誤動作，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致電壓互感器爆炸，造成停電事故，使電網(wǎng)不能安全、穩(wěn)定運(yùn)行［1-4］。目前工程上雖然采取了許多技術(shù)措施，但仍時常有相關(guān)事故發(fā)生。因此，研究導(dǎo)致電壓互感器熔絲熔斷的主要原因、相關(guān)機(jī)理及現(xiàn)有防治措施的特點(diǎn)與缺陷，提出更好的防治方法十分必要，具有工程價值和現(xiàn)實意義。

1 電壓互感器熔絲熔斷的理論分析

在中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)中，各相對地電容沖擊電流是造成電壓互感器熔絲熔斷的主要原因。

以單相接地故障為例。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電壓互感器勵磁電感相對較大，各線路對地電容儲存電荷之和為0，三相保持對稱，系統(tǒng)中性點(diǎn)的位移電壓相對較小。當(dāng)單相接地故障發(fā)生時，非故障相對地電壓變?yōu)榫€電壓，同時各非故障相對地電容充電至與線電壓對應(yīng)的電荷［5-7］。以接地點(diǎn)為通路，這些電荷產(chǎn)生的電容電流在電源-導(dǎo)線-大地之間流通。

在接地故障消除的瞬間，電流泄往大地的通道被切斷，同時各相對地電壓需回到正常運(yùn)行時的相電壓值，原非故障相對地電容需找到相應(yīng)的充、放電途徑，此時電流只能通過電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)接地點(diǎn)流向大地。這種瞬變過程使電壓互感器一次側(cè)瞬間流過高出額定電流幾十倍或幾百倍的勵磁涌流，致使電壓互感器鐵芯發(fā)生深度飽和［8-10］。由于電壓互感器勵磁電感的非線性特性，其工作狀態(tài)由非飽和區(qū)躍變到飽和區(qū)，電感快速降低。此時，若電壓互感器勵磁電感和線路對地電容形成匹配，構(gòu)成諧振回路，則會引發(fā)鐵磁諧振現(xiàn)象，產(chǎn)生較大的諧振過電壓、過電流，使電網(wǎng)絕緣薄弱區(qū)域放電擊穿，發(fā)生相位反傾、電壓互感器熔絲熔斷等現(xiàn)象。若此配電網(wǎng)電容值過大，當(dāng)其參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出鐵磁諧振范圍時，就可能發(fā)生低頻非線性振蕩現(xiàn)象。

2 ATP-EMTP仿真模型的建立

本文采用單相接地故障消除瞬間來激發(fā)振蕩過程。由于振蕩過程在零序回路中產(chǎn)生，而線電壓維持不變，此時導(dǎo)線相間電容、用于改善功率因數(shù)的電容器組、負(fù)載變壓器及負(fù)荷可不予考慮［11］。

仿真模型如圖1所示，仿真模型參數(shù)如下：假設(shè)A相發(fā)生單相金屬性接地故障，K為模擬接地開關(guān)；三相電源電壓等級為110 kV；磁飽和變壓器為YN／△接線且變比為110 kV／10 kV；假設(shè)三相線路參數(shù)對稱，每相導(dǎo)線對地電容為C0=0.005 μF／km，每相導(dǎo)線阻抗為Zm=0.425+j1.433 Ω；電壓互感器由3臺JDZX19-10G型號的單相電壓互感器組成，其勵磁特性見表1；消諧器采用LXQ（D）Ⅱ.10型號，其伏安特性見表2。為使仿真的故障為最嚴(yán)重情況，設(shè)定故障開始時間為電壓一個周期的正半周峰值，故障消失時間為電壓一個周期的負(fù)半周峰值［12］，仿真持續(xù)時間為2 s。

圖1 仿真模型Fig.1 Simulation model

表1 JDZX19-10G型電壓互感器的勵磁特性參數(shù)Table 1 Excitation parameters of JDZX19-10G PT

表2 LXQ（D）Ⅱ.10型消諧器伏安特性Table 2 Volt-ampere characteristics of LXQ（D）Ⅱ.10 harmonic eliminator

仿真時通過系統(tǒng)對地電容值的變化來模擬母線出線總長度的變化，探究單相接地故障消除瞬間母線出線總長度對電壓互感器一次側(cè)過電流和系統(tǒng)諧振狀態(tài)的影響，結(jié)果如表3所示。由表3可知，隨著10 kV母線出線長度的增加，系統(tǒng)在單相接地故障消除時會依次發(fā)生高頻諧振、基頻諧振、分頻諧振這3種典型狀態(tài)的鐵磁諧振。當(dāng)母線出線長度超過鐵磁諧振范圍時，系統(tǒng)會發(fā)生低頻非線性振蕩。

表3 不同10 kV母線出線總長度下的系統(tǒng)諧振狀態(tài)Table 3 Resonance state for different total lengths of 10kV bus feeders

圖2、3分別為4種諧振狀態(tài)下的電壓互感器一次側(cè)三相電壓、電流波形，各圖中波形從上至下依次對應(yīng)高頻諧振、基頻諧振、分頻諧振和低頻非線性振蕩。這4種諧振狀態(tài)的特點(diǎn)分別如下。

圖2 4種諧振狀態(tài)下的電壓互感器一次側(cè)三相電壓波形Fig.2 Three-phase waveforms of PT primary voltage for four resonance states

圖3 4種諧振狀態(tài)下的電壓互感器一次側(cè)三相電流波形Fig.3 Three-phase waveforms of PT primary current for four resonance states

a.高頻諧振：三相電壓同時升高，超過線電壓，可達(dá)到系統(tǒng)正常時相電壓的4～6倍，其主要危害就是在系統(tǒng)中產(chǎn)生較高的過電壓，而中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)對絕緣水平要求較高，所以高頻諧振可能會造成非故障相絕緣薄弱區(qū)域被擊穿，進(jìn)而形成相間短路，產(chǎn)生更大危害。

b.基頻諧振：一相電壓降低，其他兩相電壓升高超過線電壓，易出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象。

c.分頻諧振：三相電壓同時或依次輪流升高，電壓一般不超過3倍相電壓，分頻諧振發(fā)生概率在鐵磁諧振中最大。實際運(yùn)行中，電壓表還會出現(xiàn)指針擺動的現(xiàn)象。

d.低頻非線性振蕩：電壓與電流經(jīng)過一定時間后都會衰減；電流在振蕩初始階段可達(dá)安培級別；系統(tǒng)對地電容較小時，電壓互感器一次繞組電壓振蕩幅度較大，過電流幅值相對較小；而系統(tǒng)對地電容越大，則振蕩頻率越低。電壓互感器一次繞組過電流越大，對系統(tǒng)威脅越大；且振蕩頻率和過電流幅值均呈衰減狀態(tài)，隨著系統(tǒng)對地電容的增加，衰減加快。

理論研究和實踐經(jīng)驗表明，分頻諧振和低頻非線性振蕩的危害最大，它們會使勵磁電流急劇上升，甚至可達(dá)額定值的數(shù)百倍，這將會造成電壓互感器熔絲熔斷和電壓互感器本身損毀等事故。

3 電壓互感器熔絲熔斷防治措施綜合比較

消諧一般應(yīng)從兩方面進(jìn)行：一是改變系統(tǒng)等值電感、電容參數(shù)來破壞諧振條件；二是通過阻尼作用消耗諧振能量［13］。要徹底解決鐵磁諧振和低頻非線性振蕩問題，最根本的是改善電壓互感器的勵磁特性，使其在一般過電壓水平下不足以進(jìn)入深度飽和區(qū)，進(jìn)而無法構(gòu)成諧振匹配參數(shù)，但這在實踐中有較大難度。此外，改變系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式（系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)小電阻接地）對電壓互感器一次側(cè)過電流的抑制效果很好，但系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的改造是一項綜合工程，投資較大且涉及的經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素較多，若僅僅為了防治電壓互感器熔絲熔斷而進(jìn)行改造，則代價太大，一般不予采用。也可選用電容式電壓互感器，但其準(zhǔn)確性受諧波影響大，且暫態(tài)特性不如電磁式電壓互感器［14］。因此，在現(xiàn)有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用一定措施改造現(xiàn)有設(shè)施是具有現(xiàn)實意義的，且附加設(shè)備影響小、投資少，具有可行性。

措施1：電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器接地。

這種措施是目前防治電壓互感器熔絲熔斷最常用的方法。消諧器是一種非線性電阻器，其原理與線性電阻相似，起到增加阻尼、消耗能量的作用，一般采用具有負(fù)溫度特性的SiC制作。消諧器的非線性電阻特性為u=kiα，其中k為電阻系數(shù)，α為非線性系數(shù)［15］。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，消諧器兩端電壓低、阻值高，使諧振在初始階段不易發(fā)展。單相接地故障發(fā)生時，消諧器兩端電壓高、阻值低，相對減少了對電壓互感器開口三角輸出零序電壓的影響，但還是抬高了電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)電壓，使相對地電壓和零序電壓測量產(chǎn)生誤差。因此，選擇消諧器時，應(yīng)注意其系數(shù)值的合理性，k不宜太大，α不宜太小，否則消諧器上的壓降過大，使電壓互感器二次測量零序電壓降低，影響接地保護(hù)的正確動作。

針對分頻諧振和低頻非線性振蕩情況，接入消諧器后的電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形分別如圖4、5和圖6、7所示?？梢钥吹?，消諧器對過電壓、過電流的抑制效果非常好，分頻諧振的電壓、電流幾乎無振蕩，而低頻非線性振蕩的沖擊電流由1.45 A降到了0.55 A，且迅速衰減。

措施2：電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)線性電阻接地。

從阻尼的角度看，電阻阻值越大越好，消耗諧振能量越多；從絕緣、保護(hù)的角度看，電阻阻值較大時，其兩端電壓越高，威脅電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)絕緣安全，同時影響電壓互感器開口三角零序電壓輸出。由于線性電阻與消諧器的消諧原理相似，所以對這2種措施進(jìn)行對比分析。本文采用不同阻值的線性電阻R和LXQ（D）Ⅱ.10型消諧器進(jìn)行仿真分析。

圖4 分頻諧振時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電壓波形Fig.4 Waveforms of PT primary voltage during half-frequency resonance for different preventive measures

圖5 分頻諧振時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電流波形Fig.5 Waveforms of PT primary current during half-frequency resonance for different preventive measures

圖6 低頻非線性振蕩時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電壓波形Fig.6 Waveforms of PT primary voltage during low-frequency nonlinear oscillation for different preventive measures

圖7 低頻非線性振蕩時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電流波形Fig.7 Waveforms of PT primary current during low-frequency nonlinear oscillation for different preventive measures

圖8 電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)所接線性電阻阻值變化對一次電流的影響Fig.8 Effect of resistance variation of linear resistor on PT primary current

圖8為不同阻值的線性電阻對應(yīng)的電壓互感器一次側(cè)電流最大峰值。由圖8可知，隨著電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)所接線性電阻阻值的增大，4種狀態(tài)下的電壓互感器一次側(cè)電流全部減??；當(dāng)電阻較大時，4種電流趨于平緩，其值相近；高頻諧振時的電流下降幅度最小，低頻非線性振蕩時的電流下降幅度最大。

由圖9可知，當(dāng)母線出線總長度一定時，總是存在某一阻值的線性電阻與消諧器抑制過電流的效果相同。當(dāng)母線出線總長度發(fā)生變化時，與消諧器效果相同的線性電阻阻值的變化規(guī)律為：隨著母線出線總長度的增加，即分別在高頻、基頻、分頻諧振和低頻非線性振蕩的情況下，線性電阻的阻值逐漸減小，高頻段時變化較快，低頻段時趨于平緩（橫坐標(biāo)采用對數(shù)坐標(biāo)）。因此，當(dāng)母線出線總長度確定時，可采用固定阻值的線性電阻代替消諧器，而抑制過電流效果不變。

圖9 與消諧器效果相同的線性電阻阻值隨母線出線長度的變化Fig.9 Curve of resistance vs.total length of bus feeders for linear resistor with same effect of resonance eliminator

針對分頻諧振和低頻非線性振蕩情況，采用LXQ（D）Ⅱ.10型消諧器飽和時的阻值13.6 kΩ作為線性電阻阻值，電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形如圖4—7所示?？梢钥吹?，13.6 kΩ電阻對過電壓、過電流的抑制效果也非常好，與消諧器消諧效果相似。分頻諧振時的電壓、電流只有微小振蕩，而低頻非線性振蕩時的沖擊電流由1.45 A降到了0.49 A，其最大電流峰值比消諧器小，衰減速度幾乎相同。

措施3：電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地。

三相電壓互感器中性點(diǎn)和大地之間串接單相零序電壓互感器，又稱4TV法。此接法相當(dāng)于改善電壓互感器鐵芯的勵磁特性，使鐵芯不易出現(xiàn)飽和，零序電壓由零序電壓互感器引出［16］。同時，接地指示有足夠的靈敏度。采用4TV接線方式的三相電壓互感器必須是全絕緣型，對于戶內(nèi)安裝的35 kV等級電壓互感器，由于柜體空間狹小，無法采用全絕緣型，4TV接線方式的應(yīng)用受到限制［17］。同一電網(wǎng)中，如有多組電壓互感器，則必須每組均按此方式接線才能有效，且電壓互感器中性點(diǎn)對地電壓亦被抬高。

針對分頻諧振和低頻非線性振蕩情況，接入零序電壓互感器后進(jìn)行仿真，電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形如圖4—7所示?？梢钥吹剑?TV法的消諧效果比消諧器和線性電阻都要差。不論是分頻諧振還是低頻非線性振蕩，其一次側(cè)電壓、電流振蕩都較大，且不能較快地消除諧振，衰減時間較長，低頻非線性振蕩時的沖擊電流由1.45 A降到了0.95 A，仍易使電壓互感器熔絲燒斷。

措施4：電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地。

電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器或線性電阻接地相當(dāng)于電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地，等價于每相對地接入電阻，消耗諧振能量，使振蕩快速衰減，消諧效果較好。但是，其接入會導(dǎo)致本應(yīng)直接接地的電壓互感器中性點(diǎn)不能直接接地，因此造成電壓互感器二次側(cè)測量得到的三相對地電壓和開口三角繞組輸出的零序電壓產(chǎn)生誤差，造成繼電器誤動或拒動，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4TV法雖然沒有電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器或線性電阻接地的二次電壓測量誤差問題，不會影響到絕緣監(jiān)測［18］，但是其消諧效果較差，電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形振蕩幅度大且衰減慢。在系統(tǒng)電容值過大時，4TV法不能較快地消除諧振，在大電流長時間作用下易使電壓互感器熔絲熔斷，甚至燒毀電壓互感器。

措施1、2、3是目前配電網(wǎng)消諧最常用的方法，它們的缺陷在很多工程案例中都有沉痛的教訓(xùn)。針對措施1、2、3分別存在的問題與不足，可將它們組合使用，成為一種新方法，即電壓互感器中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地。其中，消諧器或線性電阻起到抑制過電流、消耗諧振能量的作用，修正電壓互感器起到對電壓互感器二次電壓測量誤差進(jìn)行修正的作用，原理如圖10所示。具體接線方式為：

a.將修正電壓互感器的一次繞組與消諧器或線性電阻兩端并聯(lián)，串接到母線電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間；

b.母線電壓互感器的二次側(cè)Y形繞組中性點(diǎn)串接修正電壓互感器二次側(cè)的繞組1后接地；

c.母線電壓互感器的二次側(cè)剩余繞組串接修正電壓互感器二次側(cè)的繞組2后接地；

d.修正電壓互感器的一次繞組與其二次側(cè)繞組1的變比等于母線電壓互感器的Y／Y繞組各相電壓變比；

e.修正電壓互感器的一次繞組與其二次側(cè)繞組2的變比等于母線電壓互感器的Y／△繞組各相電壓變比。

圖10 修正電壓互感器并消諧器或線性電阻的原理圖Fig.10 Schematic diagram of correction PT connecting in parallel with resonance eliminator or linear resistor

按圖10連接后，電壓互感器二次側(cè)的a、b、c各相對地電壓為測得的真實相對地電壓，u0為測得的真實零序電壓。表4為系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時，電壓互感器中性點(diǎn)接線方式不同時的測量誤差情況。理想情況下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障且電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)直接接地時，二次側(cè)故障相電壓為0，非故障相電壓和開口三角電壓輸出均為100 V。而實際中存在的電壓誤差對測量儀表的指示和繼電器的輸入值有直接影響，為了保證其準(zhǔn)確性，應(yīng)把電壓互感器的誤差限制在一定范圍內(nèi)，通常以準(zhǔn)確級表示。以JDZX19-10G型電壓互感器為例，計量二次繞組的準(zhǔn)確級為0.2級，誤差限值為±0.2%；監(jiān)測二次繞組的準(zhǔn)確級為0.5級，誤差限值為±0.5%；剩余二次繞組的準(zhǔn)確級為6P級，誤差限值為±6.0%［19］。

從表4可以看出：電壓互感器中性點(diǎn)經(jīng)消諧器或13.6 kΩ電阻接地時，雖然零序電壓測量誤差滿足要求，但相對地電壓測量誤差均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，最大達(dá)到10.56%，不符合要求；而電壓互感器中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地時，相對地電壓和零序電壓測量誤差均滿足要求，誤差修正效果較好。

表4 系統(tǒng)發(fā)生單相（A相）接地故障時的電壓互感器二次測量誤差情況Table 4 Errors of PT secondary measurements for phase-A grounding fault

電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或13.6 kΩ電阻接地的電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形如圖4—7所示?？梢钥吹?，其消諧效果與電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器或線性電阻接地相似；與4TV法相比，其電壓互感器一次側(cè)電壓、電流波形振蕩幅度較小且衰減較快，消諧效果更好。

綜上所述，電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地的方法，綜合了措施1、2、3各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，使消諧效果和測量誤差兩方面均得到改善，其不但對電壓互感器過電壓、過電流抑制效果較好，而且有效解決了現(xiàn)有防治措施造成的測量誤差問題，使電壓計量、監(jiān)測更準(zhǔn)確。

4 高壓試驗驗證

針對以上電壓互感器熔絲熔斷的防治措施，利用保定供電公司高壓試驗大廳的10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗。

試驗系統(tǒng)接線如圖11所示：電源側(cè)電壓等級為380 V；變壓器T變比為10 kV／0.4 kV，升壓運(yùn)行，容量為315 kV·A，Dyn11接線方式；采用JDZXF10-10型電壓互感器，變比為三相各采用 6 臺 7.57 μF 高壓電容器組合使用，各相對地電容 Coz取 1.26 μF 或 2.52 μF，來模擬10 kV母線總出線長度為252 km或504 km情況；高壓熔斷器FU的額定電流為0.5 A；拆接點(diǎn)OC為安裝消諧器、線性電阻或零序電壓互感器而設(shè)置。此外，靈活廣域測量單元（FPMU）用于測取各相電壓互感器二次側(cè)電壓和部分開口三角電壓，10 kV側(cè)電流測量裝置的各無線測量探頭安裝在電壓互感器高壓入口及其中性點(diǎn)處，用于測取各相電壓互感器一次側(cè)電流及中性點(diǎn)電流。

試驗?zāi)M在單相（B相）接地故障發(fā)生和故障消除的過程中，各種防治措施對電壓互感器一次側(cè)電壓、電流的影響，結(jié)果如圖12、13所示。

a.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器接地的抑制諧振效果很好，電壓幾乎無暫態(tài)過程，沖擊電流迅速衰減，單相接地故障消除后能馬上恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

圖11 10 kV試驗系統(tǒng)接線圖Fig.11 Wiring diagram of 10 kV test system

圖12 Coz=1.26 μF時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電壓波形Fig.12 Waveforms of PT primary voltage for different preventive measures when Coz=1.26 μF

圖13 Coz=1.26 μF時，采用各防治措施后的電壓互感器一次側(cè)電流波形Fig.13 Waveforms of PT primary current for different preventive measures when Coz=1.26 μF

b.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)線性電阻接地：取50 kΩ和200 kΩ的線性電阻進(jìn)行試驗，單相接地故障消除后均有暫態(tài)過程。與50 kΩ電阻相比，經(jīng)過200 kΩ電阻接地時的沖擊電流更小，但電壓、電流衰減時間更長。二者均無明顯反復(fù)振蕩過程，衰減時間較短。與采用經(jīng)消諧器接地的措施相比，經(jīng)過200 kΩ電阻接地的沖擊電流值較小，這證明了經(jīng)較大阻值的線性電阻接地比經(jīng)消諧器接地的抑制效果更明顯，但衰減時間稍長。

c.4TV法：單相接地故障消除時，電壓、電流振蕩較為明顯，對地電容越大，振蕩持續(xù)時間越長，證明4TV法在系統(tǒng)電容值過大時消諧效果較差。與消諧器和線性電阻相比，4TV方式的振蕩幅度更大、衰減更慢，證明消諧器和線性電阻比4TV的消諧效果好。

d.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器接地：與經(jīng)消諧器接地相比，經(jīng)修正電壓互感器并消諧器接地后的電壓、電流有振蕩過程但很快衰減，沖擊電流稍大。與4TV法方式相比，其沖擊電流較小，證明修正電壓互感器并消諧器比4TV法的消諧效果好。

e.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并線性電阻接地：取修正電壓互感器并50 kΩ電阻和200 kΩ電阻進(jìn)行試驗。與修正電壓互感器并50 kΩ電阻相比，修正電壓互感器并200kΩ電阻時的沖擊電流更小，但電壓、電流衰減時間更長。與經(jīng)消諧器和線性電阻接地相比，經(jīng)修正電壓互感器并線性電阻時的沖擊電流更大，且電壓、電流出現(xiàn)振蕩過程。與經(jīng)修正電壓互感器并消諧器相比，二者消諧效果相似。

關(guān)于電壓互感器中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地方法對電壓互感器二次電壓測量誤差的修正效果，其物理模擬試驗已在實驗室搭建的380V三相系統(tǒng)進(jìn)行了試驗，驗證了其良好效果［20］。

5 結(jié)論

本文針對配電網(wǎng)電壓互感器熔絲時常熔斷的事故，基于ATP-EMTP仿真軟件，對電壓互感器熔絲熔斷的主要原因及其防治措施進(jìn)行了分析研究和綜合比較，同時提出了一種可進(jìn)行測量誤差修正且消諧效果很好的新型防治措施，并通過高壓模擬試驗進(jìn)行驗證分析，得到的結(jié)論如下。

a.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器接地的消諧效果最好。電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)線性電阻接地時，其阻值越大，抑制過電流越好，但衰減時間越長。當(dāng)母線出線總長度一定時，總是存在某一阻值的線性電阻與消諧器抑制過電流的效果相同，隨著母線出線總長度的增加，該線性電阻的阻值逐漸減小。因此，當(dāng)母線出線總長度確定時，可采用固定阻值的線性電阻代替消諧器，而其抑制過電流效果不變。

b.4TV法在系統(tǒng)電容值過大時不能較快地消除諧振，且采用該方法后，電壓、電流都有較大的振蕩，總體上抑制效果稍差。在實際工程中，這種接線方式發(fā)生事故的概率較高。

c.電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)修正電壓互感器并消諧器或線性電阻接地的方法，綜合了電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器或線性電阻接地和4TV法各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，不但對諧振產(chǎn)生的過電壓、過電流抑制效果較好，而且可使電壓計量、監(jiān)測更準(zhǔn)確，提高了消諧效果，減小了測量誤差，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

d.高壓模擬試驗得到的數(shù)據(jù)和結(jié)論，與仿真得到的結(jié)論一致，成功驗證了各防治措施對電壓互感器一次側(cè)過電壓、過電流的抑制效果，同時也得到了在單相接地故障消除時電壓互感器一次側(cè)電壓、電流的普遍規(guī)律。

參考文獻(xiàn)：

［1］王明欽，陳維江，李永軍，等.油田35 kV系統(tǒng)電壓互感器高壓熔斷器異常熔斷故障的抑制措施［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（12）：283-288.WANG Mingqin，CHEN Weijiang，LI Yongjun，et al.A counter measure to deal with abnormal fusing of high voltage fuse for potential transformer in 35kV oilfield power distribution system［J］.Power System Technology，2012，36（12）：283-288.

［2］周麗霞，尹忠東，鄭立.配網(wǎng)PT鐵磁諧振機(jī)理與抑制的試驗研究［J］.電工技術(shù)學(xué)報，2007，22（5）：153-158.ZHOU Lixia，YIN Zhongdong，ZHENG Li.Research on principle of PT resonance in distribution power system and its suppression［J］.Transactions ofChina ElectrotechnicalSociety，2007，22（5）：153-158.

［3］楊斌文，李文圣.電壓互感器鐵磁諧振的產(chǎn)生與消除［J］.電力自動化設(shè)備，2010，30（3）：134-136.YANG Binwen，LI Wensheng.Causes of PT ferroresonance and countermeasures［J］.Electric Power Automation Equipment，2010，30（3）：134-136.

［4］陳飛，田園.10 kV電壓互感器高壓熔絲頻繁熔斷的分析［J］.高電壓技術(shù)，2005，31（9）：88-89.CHEN Fei，TIAN Yuan.Frequent melting of 10 kV high voltage fuse link［J］.High Voltage Engineering，2005，31（9）：88-89.

［5］李靜一.配電網(wǎng)PT低頻非線性振蕩分析與抑制措施研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2007.LI Jingyi.Study and analysis of PT low frequency non-line oscillation and suppression measure in power distribution networks［D］.Beijing：North China Electric Power University，2007.

［6］滕永禧，許明，李向軍，等.10 kV TV高壓熔絲頻繁熔斷的分析［J］.高電壓技術(shù)，2008，34（1）：204-206.TENG Yongxi，XU Ming，LI Xiangjun，et al.Frequent melting of 10 kV high voltage fuse link［J］.High Voltage Engineering，2008，34（1）：204-206.

［7］梅成林，張超樹.電壓互感器鐵磁諧振分析［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（增刊）：311-313.MEI Chenglin，ZHANG Chaoshu.Analysis of voltage transformer ferroresonance［J］.PowerSystem Technology，2008，32（Supplement）：311-313.

［8］周浩，余宇紅，張利庭.10 kV 配電網(wǎng)鐵磁諧振消諧措施的仿真比較研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2005，29（22）：26-32.ZHOU Hao，YU Yuhong，ZHANG Liting.Comparative study on ferromagnetic resonance elimination measures in 10 kV power distribution system by simulation method［J］.PowerSystem Technology，2005，29（22）：26-32.

［9］李瓊林.2起35 kV側(cè)CVT熔斷器熔斷故障原因探析及解決措施［J］.電力自動化設(shè)備，2012，32（1）：142-146.LI Qionglin.Two case studies for 35kV CVT fuse breakdown and solutions［J］.Electric Power Automation Equipment，2012，32（1）：142-146.

［10］魯鐵成.電力系統(tǒng)過電壓［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

［11］張玲.電壓互感器鐵磁諧振過電壓及防止［J］.電力自動化設(shè)備，2000，20（3）：29-31.ZHANG Ling.Ferroresonance over-voltage on power transformer and its prevention ［J］.Electric Power Automation Equipment，2000，20（3）：29-31.

［12］婁欣.配電網(wǎng)壓變?nèi)劢z熔斷的研究［D］.保定：華北電力大學(xué)，2013.LOU Xin.Research on breaking reasons and preventive methods of voltage transformer fuse in distribution network ［D］.Baoding：North China Electric Power University，2013.

［13］董維.中壓配電網(wǎng)鐵磁諧振及抑制措施研究［D］.保定：華北電力大學(xué)，2012.DONG Wei.Research on ferroresonance and suppression measures in medium voltage distribution network［D］.Baoding：North China Electric Power University，2012.

［14］趙翠宇，管益斌.電壓互感器與開關(guān)斷口電容鐵磁諧振的分析與預(yù)防［J］.電力系統(tǒng)自動化，2002，26（2）：72-74.ZHAO Cuiyu，GUAN Yibin.Analysis and prevention of ferromagnetic resonance between voltage transducer and switched fracture capacitor［J］.Automation of Electric Power Systems，2002，26（2）：72-74.

［15］許志龍.10 kV電網(wǎng)TV鐵磁諧振過電壓數(shù)字仿真及研究［J］.電力自動化設(shè)備，2001，21（2）：27-29，38.XU Zhilong.The digital simulation and study of TV ferroresonance over-voltage in 10 kV power network［J］.Electric Power Automation Equipment，2001，21（2）：27-29，38.

［16］梁志瑞，董維，劉文軒，等.電磁式電壓互感器的鐵磁諧振仿真研究［J］.高壓電器，2012，48（11）：18-23.LIANG Zhirui，DONG Wei，LIU Wenxuan，et al.Simulation analysis on ferroresonanceofpotentialtransformer［J］.High Voltage Apparatus，2012，48（11）：18-23.

［17］陳維賢，陳禾.配電網(wǎng)中電壓互感器消諧、單相消弧和單相永久性故障切線問題的解決方案［J］.高電壓技術(shù)，2012，38（4）：776-781.CHEN Weixian，CHEN He.New methods ofsuppressing potential transformer resonance，single-phase arc grounding and fault-line breaking in distribution networks［J］.High Voltage Engineering，2012，38（4）：776-781.

［18］周小梅.配電網(wǎng)鐵磁諧振抑制措施的研究與分析［D］.北京：華北電力大學(xué)，2008.ZHOU Xiaomei.Practical research on fault location in distribution networks［D］.Beijing：North China Electric Power University，2008.

［19］王錫凡.電氣工程基礎(chǔ)［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，2009.

［20］梁志瑞，蘇海鋒，牛勝鎖，等.帶修正電壓互感器的消諧器：CN102-170121A［P］.2011-08-31.