諧振產(chǎn)生的原因及防護(hù)措施

諧振產(chǎn)生的原因及防護(hù)措施比較一、電力系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)中，存在著很多電感及電容元件，尤其在不接地系統(tǒng)中，常常出現(xiàn)鐵磁諧振現(xiàn)象，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，下面先從簡(jiǎn)單的鐵磁諧振電路中對(duì)鐵磁諧振原因進(jìn)行分析。1.1簡(jiǎn)單的鐵磁諧振電路中諧振原因分析在簡(jiǎn)單的R、C和鐵鐵芯電感L電路中，如圖1所示，假設(shè)在正常運(yùn)行條件下，其初始狀態(tài)是感抗大于容抗，即3L〉(1/3C)，此時(shí)不具備線性諧振條件，回路保持穩(wěn)定狀態(tài)。但當(dāng)電源電壓有所升高時(shí)，或電感線圈中出現(xiàn)涌流時(shí)，就有可能使鐵芯飽和，其感抗值減小，％L=(1/3C)時(shí)，即滿(mǎn)足了串聯(lián)諧振條件，在電感和電容兩端便形成過(guò)電壓，回路電流的相位和幅值會(huì)突變，發(fā)生磁諧振現(xiàn)象，串聯(lián)鐵磁諧振電路特性曲線圖如圖2，圖1串聯(lián)鐵磁諧振電路圖2串聯(lián)鐵磁諧振電路特性曲線圖中電壓電流均指工頻下的有效值。其中直線1是電容的伏安特性Uc=I?(1/3C)，曲線2是電感非線性伏安特性UL(I)，曲線3式電感和電容串聯(lián)支路的伏安特性，其縱坐標(biāo)U=|Ul-Uc|,d點(diǎn)是諧振點(diǎn)，在該點(diǎn)3L=(1/3C)。Id的左側(cè)3L〉(1/3C),串聯(lián)支路處于感性工作狀態(tài)；Id的右側(cè)3LV(1/3C),串聯(lián)支路處于容性工作狀態(tài)。當(dāng)電源電壓由零開(kāi)始均勻升高，電路的工作點(diǎn)沿曲線3的0-a段上升；但當(dāng)電源電壓超過(guò)Id對(duì)應(yīng)的Ud之后，工作點(diǎn)顯然不能是a-d段，因?yàn)閍-d段意味著要求的電源電壓下降，且該段上的點(diǎn)不滿(mǎn)足穩(wěn)定工作條件，不能成為實(shí)際的工作點(diǎn)，而是經(jīng)過(guò)某一過(guò)度過(guò)程，從工作點(diǎn)a一躍而跳到工作點(diǎn)b，b點(diǎn)和a點(diǎn)工作狀態(tài)相比較，其勵(lì)磁電源電壓雖然一樣，但電容上的電壓Uc卻大了許多，電感上的電壓U也增大了，即此時(shí)產(chǎn)生了過(guò)電壓。產(chǎn)生過(guò)電壓的原因在于電源電壓已超過(guò)支路能工作在感性狀態(tài)的極限值Ud，因而只能工作到b-c段，即電感飽和以后的容性工作狀態(tài)，才能達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程為鐵磁諧振狀態(tài)，諧振一旦形成，諧振狀態(tài)可能“自保持”，維持很長(zhǎng)時(shí)間而不衰減，直到遇到新的干擾改變了其諧振條件諧振才可能消除。1.2電力系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的條件電力系統(tǒng)中許多元件是屬于電感性的或電容性的，如電力變壓器、互感器、發(fā)電機(jī)、消弧線圈為電感元件，補(bǔ)償用的并或串聯(lián)電容器組、高壓設(shè)備的寄生電容為電容元件，而線路各導(dǎo)線對(duì)地和導(dǎo)線間既存在縱向電感又存在橫向電容，這些元件組成復(fù)雜的LC震蕩回路，在一定的能源作用下，特定參數(shù)配合的回路就會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。由于鐵芯電感的磁通和電流之間的非線性關(guān)系，電壓升高導(dǎo)致鐵芯電感飽，極容易使電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果不考慮線路的有功損耗和相間電容，僅考慮電壓互感器電感L與線路的對(duì)地電容Co,當(dāng)C°大到一定值，且電壓互感器不飽和時(shí)，感揪1大于容抗XC0。而當(dāng)電壓互感器上電壓上升到一定數(shù)值時(shí)，電壓互感器的鐵芯飽和，感抗\小于容抗xc0，這樣就構(gòu)成了諧振條件，下列幾種激發(fā)條件可以造成鐵磁諧振：電壓互感器的突然投入；線路發(fā)生單相接地；系統(tǒng)運(yùn)行方式的突然改變或電氣設(shè)備的投切；系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生較大的波動(dòng)；電網(wǎng)頻率的波動(dòng)；負(fù)荷的不平衡變化等。電壓互感器的鐵磁諧振必須由工頻電源供給能量才能維持下去，如果抑制或消耗這部分能量，鐵磁諧振就可以抑制或消除。在我國(guó)6-10KV配電網(wǎng)內(nèi)，發(fā)生互感器引起的諧振過(guò)電壓情況甚為頻繁，每到雷雨季節(jié)，熔斷電壓互感器保險(xiǎn)的情況頻繁發(fā)生。1.3中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的原因中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，為了監(jiān)視絕緣，發(fā)電廠、變電所的母線上通常接有丫。接線的電磁式電壓互感器，由于接有丫。接線的電壓互感器，網(wǎng)絡(luò)對(duì)地參數(shù)除了電力導(dǎo)線和設(shè)備的對(duì)地電容?！阆Σ?，還有互感器的勵(lì)磁電感L，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，Y接線的電磁式電壓互感器的高壓繞組，就成為系統(tǒng)三相對(duì)地的唯一金屬通道。其諧振原理如圖3所示。正常運(yùn)行時(shí)，三相基本平衡，中性點(diǎn)的位移電壓很小。但在某些切換操作如斷路器合閘或接地故障消失后，由于三相互感器在擾動(dòng)后電感飽和程度不一樣而形成對(duì)地電阻不平衡，它與線路對(duì)地電容形成諧振回路，可能激發(fā)起鐵磁諧振過(guò)電壓。電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中最常見(jiàn)和造成事故最多的一種內(nèi)部過(guò)電壓。在實(shí)際運(yùn)行設(shè)備中，由于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中設(shè)備絕緣低，線樹(shù)矛盾以及絕緣子閃烙等單相接地故障相對(duì)頻繁，一般說(shuō)來(lái)，單相接地故障是鐵磁諧振最常見(jiàn)的一種激發(fā)方式。圖3中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)鐵磁諧振原理示意圖1.4中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的原因若中性點(diǎn)直接接地，則電壓互感器繞組分別與各相電源電勢(shì)相連，電網(wǎng)中各點(diǎn)電位被固定，不會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過(guò)電壓；若中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，其電感值遠(yuǎn)小于電壓互感器的勵(lì)磁電感，相當(dāng)于電壓互感器的電感被短接，電壓互感器的變化也不會(huì)引起過(guò)電壓。但是，當(dāng)中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過(guò)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，由于操作不當(dāng)和某些倒閘過(guò)程，也會(huì)形成局部電網(wǎng)在中性點(diǎn)不接地方式下臨時(shí)運(yùn)行。在中性點(diǎn)直接接地電力系統(tǒng)中，一般鐵磁諧振的激發(fā)因素為合刀閘和斷路器分閘。在進(jìn)行此操作時(shí)，由于電路內(nèi)受到足夠強(qiáng)烈的沖擊擾動(dòng)，使得電感L兩端出現(xiàn)短時(shí)間的電壓升高、大電流的震蕩過(guò)程或鐵心電感的涌流現(xiàn)象。這時(shí)候很容易和斷路器的均壓電容Ck一起形成鐵磁諧振。其諧振原理如圖4所示。圖4中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)鐵磁諧振原理示意圖二、 鐵磁諧振對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響通過(guò)以上分析，我們就能夠明白，當(dāng)線路發(fā)生單相接地或斷路器操作等干擾時(shí)，造成電壓互感器電壓升高，三相鐵芯受到不同的激勵(lì)而呈現(xiàn)不同程度的飽和，電壓互感器的各相感抗發(fā)生變化，各相電感值不相同，中性點(diǎn)位移產(chǎn)生零序電壓。由于線路電流持續(xù)增大，導(dǎo)致電壓互感器鐵芯逐漸磁飽和，當(dāng)滿(mǎn)足3L=1/3C時(shí)，即具備諧振條件，從而產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，其造成的主要影響如下：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，其運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是單相接地后，允許維持一定的時(shí)間，一般為2h不致于引起用戶(hù)斷電。但隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大，出線回路數(shù)增多、線路增長(zhǎng)，電纜線路的逐漸增多，中低壓電網(wǎng)對(duì)地電容電流亦大幅度增加，單相接地時(shí)接地電弧不能自動(dòng)熄滅必然產(chǎn)生電弧過(guò)電壓，一般為3—5倍相電壓甚至更高，致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿，并且在過(guò)電壓的作用下極易造成第二點(diǎn)接地發(fā)展為相間短路造成設(shè)備損壞和停電事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。在發(fā)生諧振時(shí)，電壓互感器一次勵(lì)磁電流急劇增大，使高壓熔絲熔斷。如果電流尚未達(dá)到熔絲的熔斷值，但超過(guò)了電壓互感器額定電流，長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)電流狀況下運(yùn)行，必然造成電壓互感器燒損。諧振發(fā)生后電路由原來(lái)的感性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菪誀顟B(tài)，電流基波相位發(fā)生180°反轉(zhuǎn)，發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，可導(dǎo)致逆序分量勝于正序分量，從而使小容量的異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。產(chǎn)生高零序電壓分量，出現(xiàn)虛幻接地和不正確的接地指示。三、 常用的消諧方法工作原理分析及優(yōu)缺點(diǎn)多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)鐵磁諧振做了大量研究，在理論分析方面，前人進(jìn)行了大量卓有成效的工作，闡明了這類(lèi)非線性諧振問(wèn)題中所蘊(yùn)含的不同于線性諧振的豐富內(nèi)容，給我們提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。一般來(lái)講，消諧應(yīng)從兩方面著手，即改變電感電容參數(shù)和消耗諧振能量。下面對(duì)常用的消諧方法工作原理分析。3.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)常見(jiàn)的消諧措施3.1.1采用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器日前，在我單位新建變電站電壓互感器選型時(shí)均采用采用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器。電壓互感器伏安特性非常好，如每臺(tái)電壓互感器起始飽和電壓為1.5Ue，相當(dāng)于圖5中的線2被抬高到2’，使電壓互感器在一般的過(guò)電壓下還不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)，從而不易構(gòu)成參數(shù)匹配而出現(xiàn)諧振。圖5勵(lì)磁特性增加后串聯(lián)鐵磁諧振電路特性曲線顯然，若電壓互感器伏安特性非常好，電壓互感器有可能在一般的過(guò)電壓下還不會(huì)進(jìn)入較深的飽和區(qū)，從而不易構(gòu)成參數(shù)匹配而出現(xiàn)諧。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這是治本的措施。但電壓互感器的勵(lì)磁特性越好，產(chǎn)生電壓互感器諧振的電容參數(shù)范圍就越小。雖可降低諧振發(fā)生的概率,但一旦發(fā)生,過(guò)電壓、過(guò)電流更大。3.1.2在母線上裝設(shè)中性點(diǎn)接地的三相星形電容器組，增加對(duì)地電容這種方法是根據(jù)Peterson對(duì)諧振區(qū)域的研究提出的，當(dāng)增大各相對(duì)地電容。0，使X0/XmV0.01時(shí)，回路參數(shù)超出諧振的范圍，可防止諧振。H.A.Peterson曾對(duì)兩種典型伏安特性的鐵芯電感進(jìn)行模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

(b)實(shí)線一#1特性曲線；虛線一#2特性曲線圖6從圖6中可看出，諧振區(qū)域與阻抗比XC0/XL有直接關(guān)系，對(duì)于1/2分頻諧振區(qū)，阻抗XC0/XL約為0.01~0.08；基波諧振區(qū)，XC0/XL約為0.08~0.8；高頻諧振區(qū)，XC0/XL約為0.6~3.0。當(dāng)改變電網(wǎng)零序電容時(shí)，XC0/XL隨之改變，回路中可能出現(xiàn)由一種借振狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N諧振狀態(tài)。如果零序電容過(guò)大或過(guò)小，就可以脫離諧振區(qū)域，諧振就不會(huì)發(fā)生。在現(xiàn)場(chǎng)，一般可以測(cè)量出電網(wǎng)的對(duì)地電容電流，進(jìn)而計(jì)算出對(duì)地電容，由XC0/XL估算該電網(wǎng)是否處于諧振區(qū)。若在諸振區(qū)，再進(jìn)一步判定可能是哪一種諧振。電網(wǎng)的電容電流也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算IC=(2.7~3.3)Uel10-3,A式中Ue-電網(wǎng)的額定線電壓kV；L—輸電線路長(zhǎng)度，km；2.7—系數(shù)，用于無(wú)避雷線線路；3.3—系數(shù)，用于有避雷線線路。此經(jīng)驗(yàn)公式適用于單回木桿線路。若為金屬或水泥桿增，電容電流約增加10%左右；若為雙回路，應(yīng)將其折算為單回路，可取其等效長(zhǎng)度為I’=(1.7?1.4)1。其中I為每一回路的長(zhǎng)度，1.7適用于110kV左右的線路；1.4適用于10kV左右的線路。另外，電容電流也可以寫(xiě)成式Ic=3UxX103/Xco式中Ic-電容電流，A；Ux-電網(wǎng)運(yùn)行相電壓，kV；Xco-線路對(duì)地容抗(不包括母線電容的密執(zhí))，Q。比較式以上兩式，可得(2.7~3.3)*Uel*103=3Ux*103/Xco(2.7~3.3)*1.73Uxl*103=3Ux*103/Xco若對(duì)系數(shù)(2.7?3.3)取平均值，為了進(jìn)行計(jì)算，則可得到Xco=1.73*106/(2.7~3.3)l歐可知，若Xco/Xl<0.01時(shí)，一般不發(fā)生諧振，相應(yīng)的線路長(zhǎng)度為l>57.7/Xl這種方法使回路參數(shù)超出諧振的范圍，可避免電壓互感器諧振。但是，增大對(duì)地電容后，單相接地電流增加，有可能引起弧光接地過(guò)電壓且電容C折算至電壓互感器開(kāi)口三角形兩端的電容很大，容抗很小，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，將引起過(guò)流而燒壞電壓互感器。3.1.3電流互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地由于系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，Y接線的電磁式電壓互感器的高壓繞組，就成為系統(tǒng)三相對(duì)地的唯一金屬通道。系統(tǒng)單相接地有兩個(gè)過(guò)渡過(guò)程，一是接地時(shí)；二是接地消失時(shí)。接地時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)某相接地時(shí)，該相直接與地接通，另兩相對(duì)地也有電源電路(如主變繞組)成為良好的金屬通道。因此在接地時(shí)的三相對(duì)地電容的充放電過(guò)程的通道，不會(huì)走電壓互感器高壓繞組，就是說(shuō)發(fā)生接地時(shí)電壓互感器高壓繞組中不會(huì)產(chǎn)生涌流，因?yàn)橐延心诚喙潭ㄔ诘仉娢?，也就不?huì)發(fā)生鐵磁諧振。但是當(dāng)接地消失時(shí)，情況就不同了。在接地消失的過(guò)程中，固定的地電位已消失，三相對(duì)地的金屬通道已無(wú)其他路可走，只有走電壓互感器高壓繞組，即此時(shí)三相對(duì)地電容(零序電容)3C中存儲(chǔ)的電荷，對(duì)三相電壓互感器高壓繞組電感L/3放電，相當(dāng)一個(gè)直流源作用在帶有鐵芯的電感線圈上，鐵芯會(huì)深度飽和。對(duì)于接地相來(lái)說(shuō)，更是相當(dāng)一個(gè)空載變壓器突然合閘，疊加出更大的暫態(tài)涌流。在高壓繞組中性點(diǎn)安裝電阻器Ro后，能夠分擔(dān)加在電壓互感器兩端的電壓，從而能限制電壓互感器中的電流，特別是限制斷續(xù)弧光接地時(shí)流過(guò)電壓互感器的高幅值電流，將高壓繞組中的涌流抑制在很小的水平，相當(dāng)于改善電壓互感器的伏安特性，如圖7，即在a點(diǎn)相當(dāng)于電壓互感器由原來(lái)的Ud’下降到實(shí)際的Udo圖7中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地后串聯(lián)鐵磁諧振電路特性曲線采用壓變中性點(diǎn)裝設(shè)電阻Ro既能抑制低頻飽和電流，同時(shí)也能起到消除壓變飽和過(guò)電壓的作用。在接地故障期間，此電荷產(chǎn)生的電容電流，以接地點(diǎn)為通路，在電源-導(dǎo)線-大地間流通。由于壓變的勵(lì)磁阻抗很大，其中流過(guò)的電流很小。一旦接地故障消失，這時(shí)電流通路被切斷，而非接地相必須由線電壓瞬間恢復(fù)到正常相電壓水平。但是，由于接地故障已斷開(kāi)，非接地相在接地期間已經(jīng)充電至線電壓下的電荷，就只有通過(guò)壓變高壓繞組，經(jīng)其原來(lái)接地的中性點(diǎn)進(jìn)入大地。在這一瞬變過(guò)程中，壓變高壓繞組中將會(huì)流過(guò)一個(gè)幅值很高的低頻飽和電流，使壓變鐵芯嚴(yán)重飽和。實(shí)際上，由于接地電弧熄滅的時(shí)刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相電壓達(dá)最大值這一嚴(yán)重情況下發(fā)生。因此，不一定每次單相接地故障消失時(shí)，都會(huì)在壓變高壓繞組中產(chǎn)生大的涌流。而且低頻飽和電流的大小，還與壓變伏安特性有很大關(guān)系，壓變鐵芯越容易飽和，該飽和電流就越大，高壓熔絲就越易熔斷。在上述情況下，若在壓變高壓繞組中性點(diǎn)接入一個(gè)足夠大的接地電阻，在單相故障消失時(shí)，低頻飽和各電流經(jīng)過(guò)電阻Ro后進(jìn)入大地，由于大部分壓降加在電阻上，從而大大抑制了低頻飽和電流，使壓變高壓熔絲不易熔斷；同時(shí)由于在零序電壓回路串聯(lián)的這個(gè)電阻Ro,使壓變飽和過(guò)電壓的大部分電壓降落在電阻Ro上，從而避免了鐵芯飽和，限制了壓變飽和過(guò)電壓的發(fā)生。Ro的數(shù)值若選用太小，相當(dāng)于沒(méi)有增加零序電阻，限制壓變飽和過(guò)電壓的作用不大。從阻尼的角度來(lái)看電阻值愈大愈好，若Ro一8,即壓變高壓側(cè)繞組中性點(diǎn)變?yōu)榻^緣了，壓變的電感量不參與零序回路，也就不存在壓變飽和過(guò)電壓。但Ro太大，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單相接地時(shí)，大部分零序電壓降在Ro上，會(huì)使開(kāi)口三角形電壓太低（電網(wǎng)對(duì)地電壓在壓變勵(lì)磁電感Lp與Ro間分壓），影響接地指示靈敏度和保護(hù)裝置正常動(dòng)作。由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，各配網(wǎng)電容電流大小、線路故障性質(zhì)、壓變伏安特性以及消諧器的運(yùn)行環(huán)境等情況有所不同，難以保證在壓變中性點(diǎn)裝設(shè)消諧器后設(shè)備萬(wàn)無(wú)一失，尤其是當(dāng)間歇電弧接地持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，個(gè)別消諧電阻將因過(guò)熱而損壞，從而引起高壓熔絲熔斷，甚至壓變燒損。所以消諧電阻的熱容量有待進(jìn)一步提高。在壓變開(kāi)口三角形繞組兩端接微電腦消諧器能夠抑制壓變飽和過(guò)電壓，且一個(gè)系統(tǒng)一般只要接一臺(tái)就可以，但它有一定局限性，無(wú)法抑制低頻飽和電流，適用于電網(wǎng)較小、對(duì)地電容不大的場(chǎng)合。而在壓變高壓繞組中性點(diǎn)接消諧電阻既能消除壓變飽和過(guò)電壓和抑制低頻飽和電流，防止高壓熔絲熔斷，同時(shí)只要阻值選擇適當(dāng)，就不影響壓變的正常運(yùn)行，但每一臺(tái)壓變都必須裝設(shè)（尤其是較易發(fā)生鐵芯飽和的壓變），適用于電網(wǎng)較大、對(duì)地電容較大的場(chǎng)合。對(duì)于消除諧振，降低諧振電流有明顯的作用。電阻太大不好，會(huì)使開(kāi)口三角電壓太低，影響接地指示靈敏度以及保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，另外阻值的選擇還受到中性點(diǎn)絕緣水平的限制。3.1.4電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地此類(lèi)型接線方式的的電壓互感器稱(chēng)為抗諧振電壓互感器，其原理接線和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)的二次測(cè)量測(cè)量和接地檢測(cè)回路如圖8。圖8原理接線圖三相電壓互感器的磁路結(jié)構(gòu)分三柱磁路和單口磁路，對(duì)三柱磁路部分，由于零序磁路不能成回路，所以零序阻抗近似于零，OA、OB、OC3個(gè)相電壓向量始終沒(méi)有零序分量，即O點(diǎn)始終位于三角形△ABC的重心處。零序電壓完全交給單口磁路的ON線圈承擔(dān)。單口磁路的勵(lì)磁特性很高，按10KV電壓考慮。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，加在ON線圈上的電壓只有5.77KV，所以系統(tǒng)單相接地時(shí)，互感器能長(zhǎng)期運(yùn)行。即使在發(fā)生分頻諧振時(shí)，ON線圈上的電壓除了基波的零序電壓外，還包含全部的分頻電壓，由于分頻電壓的頻率較低，相應(yīng)電壓的勵(lì)磁電流要比基波時(shí)大得多，但因設(shè)計(jì)單口磁路的勵(lì)磁特性很高，確保了它的抗諧振性極好，串聯(lián)諧振總伏安特性如圖9。圖9串聯(lián)諧振總伏安特性圖由于分頻諧振的電壓完全是零序性質(zhì)，它不會(huì)影響三柱部分的工作，即三柱磁路中流通的只是工頻磁通，因而有利于保證電度計(jì)量。其勵(lì)磁特性方面有如下特點(diǎn)，即正序磁路和零序磁路完全分開(kāi)，且零序特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正序特性，三柱部分正常只承受相電壓，確保了設(shè)備安全運(yùn)行。這種措施在部分地區(qū)有成功經(jīng)驗(yàn)，其原理是提高電壓互感器的零序勵(lì)磁特性，從而提高電壓互感器的抗燒毀能力，已有很多廠家按此原理制造抗諧振電壓互感器。假設(shè)L0與L1、L2、L3具有相同伏安特性，此時(shí)電壓互感器的勵(lì)磁電抗Xm=XL1+XL0'所以L0的接入主要有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：Xm顯著增大，比較易實(shí)現(xiàn)XC0/XmW0.01這個(gè)條件，使系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)不致于發(fā)生諧振。如前所推導(dǎo)UO'的公式知，L0接入后：UO'=4.33，UaO'=6.6,UbO'=6.6，亦即加在非故障相電壓互感器繞組的電壓下降至接近相電壓，不會(huì)飽和，從而杜絕了諧振的發(fā)生。由L0二次繞組電壓繼電器作接地指示裝置，在單相接地時(shí)其輸出電壓為75V，可按此值進(jìn)行整定計(jì)算，從而保證了接地指示裝置的靈敏度。若中性點(diǎn)串入電壓互感器的勵(lì)磁電抗XL0遠(yuǎn)大于XL1值，則效果更佳。此時(shí)加在非接地相L1和L2、故障相L3、中性點(diǎn)電壓互感器的L0繞組的電壓全部等于相電壓5.77kV，肯定不會(huì)飽和，而且接地指示裝置可獲得的輸出電壓可達(dá)100V。但是應(yīng)注意到，電壓互感器中性點(diǎn)仍承受較高電壓，且電壓互感器在諧振時(shí)雖可能不損壞，但諧振依然存在。3.1.5電壓互感器二次側(cè)開(kāi)三角繞組接阻尼電阻在三相電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)串接單相電壓互感器或在電壓互感器二次開(kāi)口三角處接入阻尼電阻，用于消耗電源供給諧振的能量，能夠抑制鐵磁諧振過(guò)電壓，其電阻值越小，越能抑制諧振的發(fā)生。若R=0，即將開(kāi)口三角兩端短接，相當(dāng)于電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地，諧振就不會(huì)發(fā)生。對(duì)引入的阻尼電阻進(jìn)行了改進(jìn)，利用品閘管制造了自動(dòng)改變電阻阻值的自動(dòng)消諧裝置，在正常運(yùn)行時(shí)非鐵磁諧振過(guò)電壓情況下，品閘管截止，開(kāi)口三角間電阻為數(shù)百兆歐姆的高阻狀態(tài)，一旦發(fā)生鐵磁諧振，裝置自動(dòng)進(jìn)行判斷，使品閘管觸發(fā)導(dǎo)通，將開(kāi)口三角繞組近似短接，達(dá)到消除鐵磁諧振的目的。對(duì)這種壓變飽和過(guò)電壓，通常是在壓變二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組兩端接入阻尼電阻Ro,相當(dāng)于在壓變高壓側(cè)Yo結(jié)線繞組上并聯(lián)一個(gè)電阻，而這一電阻只有在電網(wǎng)有零序電壓時(shí)才出現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)，零序電壓繞組所接的Ro不會(huì)消耗能量。Ro值越小，在壓變勵(lì)磁電感L上并聯(lián)電阻就越小，當(dāng)Ro小于一定值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)三相對(duì)地參數(shù)基本上由等值電阻決定，這時(shí)由壓變飽和而引起電感的減小不會(huì)明顯引起電源中性點(diǎn)位移電壓。當(dāng)Ro=0，即將開(kāi)口三角形繞組短接，則壓變?nèi)嚯姼兄稻妥兂陕└?，三相相等，壓變飽和過(guò)電壓也就不存在了。但當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生單相接地時(shí)，壓變開(kāi)口三角形繞組兩端會(huì)出現(xiàn)100V的工頻零序電壓，這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大，當(dāng)阻尼電阻太小，一方面電阻本身可能因過(guò)熱而燒壞，另一方面，壓變也可能因電流過(guò)大而燒損，所以現(xiàn)在變電站一般采用微電腦多功能消諧裝置。當(dāng)判斷為存在工頻位移過(guò)電壓或鐵磁諧振過(guò)電壓后，單片機(jī)就進(jìn)行消諧程序，發(fā)出高頻脈沖群，使反并在開(kāi)口三角形繞組兩端的兩只品閘管交替過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通，將開(kāi)口三角形繞組短接（若系統(tǒng)發(fā)生單相接地，則不起動(dòng)消諧裝置），使壓變飽和過(guò)電壓迅速消除。由于短接時(shí)間極短，故不會(huì)給壓變帶來(lái)負(fù)擔(dān)。很多廠家制造出采用微電腦多功能消諧裝置，來(lái)消除壓變飽和過(guò)電壓效果良好，且一個(gè)系統(tǒng)通常只要接一臺(tái)消諧器即可起到消諧作用。但在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，電磁式壓變高壓熔絲熔斷，并不一定都是由于壓變飽和過(guò)電壓引起的。當(dāng)電網(wǎng)對(duì)地電容3Co較大，而電網(wǎng)間歇接地或接地消失時(shí)，健全相Co中貯存的電荷將重新分配，它將通過(guò)中性點(diǎn)接地的壓變Lp形成放電回路，構(gòu)成低頻振蕩電壓分量，促使壓變飽和，形成低頻飽和電流。它在單相接地消失后1/4?1/2工頻周期內(nèi)出現(xiàn)，電流幅值可遠(yuǎn)大于分頻諧振電流（分頻諧振電流約為額定勵(lì)磁電流的百倍以上），頻率約2?5Hz。由于低頻飽和電流具有幅值高、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，在單相接地消失后的半個(gè)周波即可熔斷熔絲。同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，由于原理及裝置的可靠性欠佳，這些裝置的運(yùn)行情況并不理想。二次側(cè)電子消諧裝置仍有待從理論、制造上加以完善。在單相持續(xù)接地時(shí)，開(kāi)三角繞組也必須具備足夠大的容量；這類(lèi)消諧措施對(duì)非諧振區(qū)域內(nèi)流過(guò)電壓互感器的大電流不起限制