探究中性點不接地系統(tǒng)產(chǎn)生諧振的原因及采取對策

（國網(wǎng)河南淅川縣供電公司，河南 淅川 474450）

在實際工作中遇到的中性點不接地系統(tǒng)產(chǎn)生諧振有一下幾個方面。

一、由于系統(tǒng)單相接地故障而引起的諧振

在10KV 中性點不接地系統(tǒng)中，雖然電源側(cè)的中性點不直接接地，但電壓互感器的高壓側(cè)中性點是接地的，若Ca、Cb、Cc 為各回線路（包括電纜出線和架空線路）三相對地的等值電容，而La、Lb、Lc 則為母線電壓互感器的一次側(cè)三個線圈的對地感抗（忽略其線圈電阻）。假設(shè)系統(tǒng)發(fā)生單相（如A 相）接地時，故障點流過電容電流,未接地的兩相相電壓升高為線電壓,按照規(guī)程規(guī)定,系統(tǒng)可以繼續(xù)運行一段時間(不超過兩小時),電壓互感器B、C 兩相的鐵心線圈相當于與電容并聯(lián)，構(gòu)成了可能產(chǎn)生諧振的并聯(lián)電路。由于相對地電壓升高，有可能使得電壓互感器的鐵心出現(xiàn)飽和或接近飽和，（特別是系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧放電）使線圈的感抗變小，電路中出現(xiàn)容抗和阻抗相等的情況，從而產(chǎn)生了并聯(lián)諧振，此時互感器一次側(cè)的電流最大，這樣有可能使電壓互感器的高壓側(cè)熔斷器熔斷，或者燒壞電壓互感器。此種情況往往在變電所投產(chǎn)初期（線路出線回路少）不是很明顯，但隨著線路出線回路的增多（各回線路對地的等值電容量增大，容抗增大）出現(xiàn)諧振的情況較多。

二、操作過程中引起的諧振

在10KV 系統(tǒng)中，假定L 是電壓互感器一次線圈的電感，C 是各相母線對地電容，由于電壓互感器一次中性點是接地，且各相對地電容的一端也是接地的，在正常情況下，三相電容是對稱的，但是當斷路器向10KV 母線充電時，就存在著以下幾種情況：

1.由于合閘瞬間的三相觸頭不同期性，此時最慢接觸的一相在觸頭間相當于串聯(lián)上一個電容（如A 相）。當電容的容抗等于互感器的感抗時即產(chǎn)生諧振，但該狀態(tài)下只是使中央信號裝置的電鈴響了一下，儀表擺動一下，但隨著操作的完成該現(xiàn)象隨之消失。

2.由于合閘過程中產(chǎn)生操作過電壓（特別是真空斷路器），此時假設(shè)斷路器在合閘操作過程中，A 相出現(xiàn)過電壓，則有可能使A 相電壓互感器鐵心出現(xiàn)飽和，使A 相電壓互感器線圈感抗變小，從而三相的總阻抗出現(xiàn)不平衡，使電壓互感器的中性點對地電壓發(fā)生位移現(xiàn)象，從而引起諧振。

3.隨意帶負荷拉開分支線路隔離刀閘，或帶負荷拉開配電變壓器的高壓跌落保險，造成刀閘間弧光短路而引發(fā)諧振。

4.操作程序不規(guī)范，未拉開電壓互感器高壓側(cè)刀閘，電壓互感器直接向空母線送電，引起電壓互感器鐵磁諧振。我局多個變電站在施工驗收準備送電是出現(xiàn)過此類現(xiàn)象。

根據(jù)諧振的出現(xiàn)原因，來分析我局變電站出現(xiàn)諧振現(xiàn)象的性質(zhì)：

當主變投入運行，對母線進行充電過程中，先將10KV 電壓互感器投入運行，這種情況屬于操作不當引起的諧振第4 種情況。10KV 母線發(fā)生諧振，電壓互感器發(fā)出強烈的噪聲，開口三角有零序電壓產(chǎn)生，三相相電壓表指示升高。消除這種情況，可迅速投入一條空載線路，改變諧振條件，故障即會消失。

今年我局在35KV 徐鎮(zhèn)變電站技改驗收送電時曾經(jīng)發(fā)生過一次諧振現(xiàn)象，10KV 母線恢復(fù)送電后電壓正常，當10KV 徐鎮(zhèn)線送電時，電腦監(jiān)控屏報10KV 電壓互感器3U0 出現(xiàn)零序電壓告警，A、C 相指示降低，B 相電壓指示升高未超過線電壓，A、B、C 三相電壓很不穩(wěn)定且來回波動。當時判斷為是由于10KV 線路接地而引起的。斷開10KV 徐鎮(zhèn)線開關(guān)后現(xiàn)象消失，通知線路查線并沒有發(fā)現(xiàn)有接地現(xiàn)象存在，重新送電又出現(xiàn)該現(xiàn)象。這時檢查發(fā)現(xiàn)10KV 徐鎮(zhèn)線送出后無用電負荷，驗收組重新分析討論原因，我提出可能是徐鎮(zhèn)線開關(guān)操作機構(gòu)前期曾更換過，真空開關(guān)是否調(diào)整好，試驗數(shù)據(jù)是否合格。經(jīng)過停電試驗發(fā)現(xiàn)徐鎮(zhèn)線開關(guān)試驗數(shù)據(jù)不合格，開關(guān)根本合不到位，造成接地假象，開關(guān)調(diào)整試驗合格后送電，一切恢復(fù)正常。

正確分析了鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生的原因，結(jié)合實際運行經(jīng)驗，有針對地提出了以下消諧措施：

1.系統(tǒng)中除在電源側(cè)為了監(jiān)視絕緣而必須將電壓互感器高壓側(cè)的中性點接地外，其他的特別是用戶的電壓互感器盡可能不接地。因為并聯(lián)電壓互感器的臺數(shù)越多，網(wǎng)絡(luò)總的勵磁特性就越飽和，諧振也就越容易發(fā)生。

2.采用勵磁性能較好的電壓互感器，電壓互感器的勵磁特性差越好，產(chǎn)生諧振的電容參數(shù)范圍就越小，諧振發(fā)生的概率就越小。

3.提高斷路器的檢修質(zhì)量，確保合閘操作的同期性，減少操作過電壓

4.對在空載母線的充電中產(chǎn)生的諧振，可以采用先投入空載線路的方法，以改變其諧振的條件。

5.電壓互感器二次側(cè)開口三角繞組并聯(lián)小電阻或接消諧器也可以有效消除諧振，并不影響正常的運行。但是，事故原因是多樣的，如果重復(fù)諧振或持續(xù)時間較長，這種方法仍不能很好的消除諧振。

6.電壓互感器高壓側(cè)中性點經(jīng)電阻接地，就可以破壞電網(wǎng)的諧振條件。因此，對于消除諧振有直接作用。單純從消諧效果來看，中性點電阻愈大愈好，若電阻為無窮大，即電壓互感器高壓側(cè)中性點不接地，則不會發(fā)生諧振；但電阻太大，會使電網(wǎng)單相接地故障時開口三角電壓太低，影響接地指示靈敏度。目前使用最多的是在一次側(cè)中性點上串接非線性電阻，它的特點是在正常運行時呈現(xiàn)小電阻配合電壓互感器中性點的絕緣，當發(fā)生諧振時呈現(xiàn)大電阻消除諧振過電壓，消除諧振的能力大大增加。