論文關鍵詞：鐵路電力系統；中性點不接地；電壓互感器；諧振過電壓；消諧措施

　　論文摘要：在鐵路電力系統中引起電網過電壓的原因很多，其中諧振過電壓出現相對頻繁，其危害性較大。過電壓一旦發生，往往會造成電氣設備的損壞、燒毀，甚至發生停電事故。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。為避免這一現象的發生，確保供電的安全、可靠，結合實際提出相應的解決對策。

　　
　　1 諧振發生后的現象
　　中性點不穩定過電壓在電力系統中普遍發生，是電力設備發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，偶遇激發即可發生諧振過電壓，對安全供電構成極大威脅。

　　在電網（變壓器）中性點不接地、電壓互感器對地的感抗與電網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內發生瞬間電弧接地等原因，使電壓發生突變，引起電壓互感器鐵心飽和，導致三相對地導納的不對稱，便可能產生基波、高次諧波或低分次諧波等三種不同頻率的中性點不穩定過電壓，而且在同一次過程中，可能產生兩種不同頻率的過電壓，即可從一種頻率的諧振狀態自動轉變為另一種頻率的諧振狀態。諧振狀態可能持續較長的時間，也可能突然自動消失。諧振發生后電壓互感器同時伴有異常聲響。

　　當產生基波諧振時，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，數值略超過線電壓，開口三角繞組的電壓也略超過相電壓。

　　當產生高次諧波諧振時，因中性點出現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過電壓。

　　當產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出現低頻擺動，開口三角繞組也會出現分頻零序電壓。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

　　（一）總體思路
　　在中性點不接地系統中，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（電源）中性點裝設自動調諧接地補償裝置（使其自動調節，始終處于過補償狀態），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，使其遠離諧振匹配條件，如使母線分段運行，使其發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；限制同一系統中PT并聯臺數；或選用容性PT；在PT高壓側中性點串接單相PT；等等。

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

　　（二）具體措施
　　1、系統中性點（即電源中性點）裝設消弧線圈，使系統阻抗參數盡量避開諧振區，對發生諧振較頻繁自閉、貫通回路，還應考慮將自母互、貫母互電壓互感器中性點改為經消弧線圈接地。

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

　　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。采用自動調諧原理的接地補償裝置，可通過調節實現過補償、全補償和欠補償運行方式，來較好地解決此類問題。

　　2、在多臺并聯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10 kΩ，100 W，150～200 mm電阻器；由于中性點電阻對空母線合閘阻尼效果不好，還應在TV開口三角側加裝用于限制高次諧波諧振裝置，通常可選用150～200 W功率白熾燈串接在開口三角側，配合使用效果會更好一些。

　　3、在系統電壓互感器中性點安裝消諧器，當系統單相接地時，消諧裝置上會出現較高的電壓使消諧器導通，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≥0.06 XL，容量大于600 VA的電阻。這種方式一般在10 kV及以下的系統中采用。

　4、在壓互的開口三角裝設消諧裝置或電阻（此方法較易實現，比高壓側裝設消諧裝置相對容易，不必考慮絕緣距離等等問題）。

　　在壓互的開口三角裝設消諧裝置或電阻等價于高壓側中性點加裝電阻作用，同樣起到阻尼、消諧、抑制諧振的作用。在局管內有的變配電所已經采用，開口三角裝入200～500 W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（目前裝設燈泡的方法已較少采用）。

　　另一方面，可從繼電保護角度考慮，在PT開口三角裝設RΔ≤0.4（Xm/K13）的電阻，（K13為互感器一次繞組與開口三角形繞組的變比），選擇電阻時，注意電阻的功率要足夠，在諧振發生時，用接地電壓繼電器和時間繼電器（經過2～3 s延時）配合，采用自動投入、切除的方式。實現既可以阻尼諧振，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

　　（一）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。

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

　　（三）減少同一系統中的電壓互感器的投運臺數。在系統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10 kV、35 kV系統中，有些PT中性點不需要接地運行的，就應盡可能不接地運行。

　　（四）有條件的配電所，可在10 kV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。

　　（五）加強運行管理，提高檢修質量。在運行過程中，應盡量在操作中減少過電壓發生的可能。例如：對于空載線路應退出重合閘，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，而激發諧振的可能性。

　　（六）維護好系統其它用電負荷，避免發生對地閃絡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：電力系統分析，長沙電力學院，2007，（4）.