消谐器功能

电磁式电压互感器（简称PT）中性点用消谐电阻器及附件的作用原理

1、概述

10（6）~35kV电网是电力系统数量最多的配电网，在城市的电网建设初期以及向农村供电的配电网，中性点大都不接地。这种中性点不接地方式的主要优点是：当电网发生单相接地故障时，故障路线可以继续运行，供电可靠性高。不像中性点直接接地或经小电阻接地系统，发生单相接地会立即断开故障线路。中性点不接地方式主要缺点是：过电压水平较高，不能及时判断故障线路等。好在这种电网电压不高，增加设备绝缘的费用占设备整体费用比重不大，故我国的绝大部分配电网都采用中性点不接地或经消弧线圈接地。因为电网中性点不接地，就没有固定中性点及三相电位，则相对地电压不稳定。请注意，这里是指三相对地电压，即相电压，不是线电压。中性点不接地电网的三相线电压仍是十分稳定，线电压是受电源电势的控制，只随负荷大小，变压器分接开关调整稍有变化。而相电压则变化很大。当一相金属性接地时，接地相电压为零，健全相电压升到原来的3倍（稳定值）。若三相对地电容不对称（如局部断线），则中性点电位会偏移。若发生谐振，则中性点电位有可能偏移出线电压三角形的外面。但是金属性单相接地时，电网是不会发生压变铁磁谐振的，因为接地相电位已经固定在地电位，健全相电压为线电压所固定，线电压是不会因谐振而改变的。故接地时，三相电压都有各自的固定值。只有当接地消失后才会激发起压变铁磁谐振，谐振会导致三相相对地的电压高低变化，频率也呈多样性。为什么这里要反复说明这种认识，因为有一些现场人员总认为电网在接地时烧毁PT是谐振原因造成的。所以要反复说明，电网接地时是不会产生谐振的（不包括断线接地），中性点不接地电网产生铁磁谐振除了PT饱和原因还有其他原因，例如：线路断线，断线相对地电容与配电变压器会产生铁磁谐振，这里我们重点介绍Y0接线PT电感引起的铁磁谐振以及PT中性点用非线性电阻LXQⅢ型消谐电阻器的消谐原理及其特点。

2、中性点不接地电网中Y0接线PT引起铁磁谐振的简单机理

中性点不接地电网含有PT的简单三相对地电路如图1所示，中性点不接地的配电网中有主变和众多的配变，三相之间有很多金属通道，但三相对地的金属通道只有Y0接线PT，可见在电网的零序系统中，PT的电抗起主要作用。

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图1 含有PT的简单三相对地电路

图1中EaEbEc为三相对称电势，C0为相对地电容。La、Lb、Lc为PT励磁电感，U0为中性点对地电压。用戴维南定理简化图1电路，先断开PT回路（虚线所示），由于三相C0相等，三相电势对称，U0=0， 故端部电压仍为EaEbEc。 而内阻为3 C0，图1三相电路图的等值电路为图2。

 图2 PT谐振的等值电路图

从图2等值图可以明显看出是LC串联谐振回路。等值的3C0在零序回路中，故只会在零序回路内产生谐振。

当La=Lb=Lc时，U0=0，三相对称属于电网正常运行。当发生突然合闸、单相接地消失等激发条件时，使得某一相或两相PT中励磁电流急剧增大，铁芯饱和，三相电感不等，即La≠Lb≠Lc，就出现一定幅值的零序电压U0有了U0后

三相PT中产生零序电流i0，经3C成 回路。当PT中流过零序电流i，PT所反

应的阻抗为零序阻抗，设L0为PT三 图3 零序电压作用 相并联的等值零序电抗，R0为PT三相 下PT谐振等值电路 并联的等值电阻。图2等值电路的谐振 电路简化为图3。

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当3C0在某一频率下，参数匹配恰当，即发生谐振。谐振的频率随C0的大小（即线路的长短），依次发生高次（2、3次）、基波、分次（1/2、1/3次）谐振。也有相互叠加产生的，如基波含有分次的谐振等。发生谐振时，三相对地电压忽大忽小。通过PT的电流远大于励磁电流，PT铁芯发出嗡嗡响声，时间稍长，就有可能因电流大过热而烧坏了PT。压变饱和谐振时，过电压幅值并不是很高，一般不会使其他设备绝缘受损（除非其他设备绝缘已经有严重缺陷）。当然PT烧坏时，若有电弧也会危及其他设备，将事故扩大，此类事故也曾有报道。

3、消除PT谐振的方法

在电力行标DL/T620-1997“交流电气装置的过电压保护和绝缘配合”中提出了PT铁磁谐振的措施有：

1） 选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器。这一条要求PT铁芯截面加

大，PT成本提高，互感器厂家不会考虑，除非电力用户特别定制。 2） 减少同一系统中电压互感器中性点接地数量，除电源侧电压互感器高压绕组

中性点接地外，其他电压互感器中性点尽可能不接地。这一条由电网运行所决定，只要有一组Y0 接线的PT都可能产生谐振。这里也要反复说明V形接线PT是不会因谐振而损坏的。若V形接线的PT损坏，则不要找谐振原因。

3） 个别情况下，在10kV及以下母线上装设中性点接地的星形接线电容组或用

一段电缆代替架空线路以减少Xco。使Xco＜0.01Xm（xco= 1/ωC0，xm=ωLm）。这一条更不现实。为了消谐增加一路出线，且电容器也不是很可靠的设备，它的事故发生率比电网发生谐振还高。

4） 在互感器开口三角形绕组装设R△≤0.4（Xm/K132）的电阻（K13为互感器一

次绕组与开口三角绕组的变比）或装设其它专门消除此类铁磁谐振的装置。 5） 10kV及以下互感器高压绕组中性点经Rpn≥0.06Xm.（容量大于600W）的电

阻接地。

前三项都不是现实的方案，后两项是采用电阻阻尼的方案。只是电阻进入谐振回路的方式不同，第四项是并联进入，第五项是串联进入。

3.1 谐振回路串入阻尼电阻的作用

在图3的等值电路中R0′是PT本身的电阻。理论计算及试验发现当给定PT的励磁曲线及电源电压Em确定时，外接一个电阻R，当外接电阻R与PT本身电阻R0′之和R0=（R0′+R）大于某一个临界值时，在一切电容值下均不发生谐振。为了便于工程应用，设PT磁化曲线为PT在额定电压Ux=3U下的交流电抗Xm=ωLm。临界值R0的值与ωLm值有关，R0/ωLm≥0.035时，不会发生基波谐振，当R0/ωLm≥0.056时，不会发生分频谐振。为方便计算，标准提出的第五项方案中，PT中性点串入的电阻Rpn≥0.06Xm（即ωLm），PT就不会发生谐振。从阻尼的效果来看，串入电阻R0是越大越阻尼。串入式的阻尼电阻是“长接式”，即不管PT是否谐振，电阻总是串入在零序回路中。

3.2 谐振回路并入阻尼电阻的作用

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阻尼电阻R0也可以通过并入的方法进入谐振回路。即通过PT剩余电压绕组开口三角两端，并入一个电阻r，此电阻通过电磁耦合到PT一次绕组侧为R1。如图4所示。R1= K132r，K13为PT一次绕组与开口三角绕组间的变比。R1是与PT电抗相并联，可以将并联R1与X1等值为串联的R2与X2，如图5所示。作者推算它们之间的关系为R2=R1·X1/（R1+ X1）、X2=X1·R1/（R1+ X1）。从关系式中可以看出，R1在分母是平方，故

R2与R1成反比，即要串联回路的电 图4 阻尼电阻并联入PT谐振回路阻R2大， 则要求并联回路的电阻R1 小。因此，连接在PT开口三角两端 的电阻r越小阻尼效果越好。故标准 提出的第四项方案，R△≤0.4（Xm/ K13）。 市场上的微电脑消谐器的原理，就是 采用检测到发生谐振讯号后，短路PT 开口三角两端（此时电阻最小）来消 除PT引起的谐振。并入式阻尼电阻 是“短接式”，即PT不谐振，电阻不

接入，当认为发生谐振时，短路接入。

图5 电阻与电抗并联电路可等值为串联电路

4、比较两种消谐方式的优缺点

4.1 PT饱和引起的铁磁谐振，无论串联（一次侧）方式还是并联（二次侧）方式，都能有效消除谐振。但是中性点不接地的电网发生铁磁谐振，不只是PT饱和所致，还有其他原因也会引起谐振，较为常见的还有线路断线引起的谐振。这种谐振与PT无关。如果此种情况下产生的谐振，采用并联方式，即长期短路PT开口三角两端，则很快将PT烧毁。而串联在一次绕组中的消谐电阻，能减小通过PT的电流，因而保护PT少受烧坏。大量的运行经验也证明这一点。目前市场上的微电脑消谐器是不能分辨是否是PT饱和引起的谐振还是其他原因引起的谐振。只有能分辨谐振不是PT引起的微电脑消谐器才能克服这种并联电阻方式所带来的缺点。

4.2 中性点不接地电网在接地消失时，常常有最高幅值达数安培的工频半波涌流通过PT。这是电网对地电容聚集的电荷通过PT一次绕组充放电所形成的过渡过程。如果保护PT的高压熔断器为0.5A，有可能将0.5A熔断器熔丝熔断。这也是在电网中常见的一种异常现象。采用PT一次绕组串入消谐电阻后，这种涌流被有效抑制，高压熔丝不再因为接地消失产生的涌流而熔断。而开口三角两端并入电阻，只会增加涌流，不会减少涌流。这是并联电阻方式消谐器不具有的功能。

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4.3 PT一次绕组中性点串入消谐器电阻后会增加PT二次侧三次谐波电压。这是因为PT一次绕组的励磁电流中含有一定的三次谐波分量。三相对称系统中，三次谐波电流是零序方向，即三个PT中的三次谐波电流是同一个方向，都流过PT一次绕组中性点与地之间的消谐电阻器，必然在消谐电阻上产生三次谐波电压。此电压反映在开口三角两端，会使得开口三角两端电压升高（约5~10V）。在开口三角两端并联电阻的方式不会发生此现象。这种增加三次谐波电压的缺点，本公司通过在开三角两端加装一个附件，很好地解决了这一难题，且附件还能提供其他有用的功能。

4.4 PT一次绕组的尾端（X端）绝缘为低压等级时，当流过串联的消谐电阻电流较大时，例如雷击时，有可能损坏低压等级PT的X端绝缘。并联在开口三角的两端的消谐电阻，不存在此问题。本公司生产的带“D”型的电阻型消谐器，解决了此类难题，且很好地应用在35kV电压等级PT，因为35kV电压等级的PT的尾部大都是弱绝缘的，多年的运行经验证明是有效的。

5、LXQⅢ型及LXQ（D）Ⅲ型消谐电阻及其附件的特点

5.1 LXQⅢ型及LXQ（D）Ⅲ型消谐电阻器是串联在PT一次绕组中性点回路的阻尼电阻。根据串联消谐电阻值Rp≥0.06Xm的要求。本公司按下列方法配制阻尼电阻值：以我国大多数PT在额定线电压下的励磁电流Im在10mA（峰值/2）左右为基值，所配非线性电阻的基准阻值为10 mA（峰值/2）电流时，电阻上压降≥6%PT的额定电压。以LXQⅢ-10型消谐电阻器为例，该电阻在10mA（峰值/2）时的电压值为800~1000V（见产品说明书附表1电阻器交流电气参数）。如果电阻器所配PT的Im为10mA，则LXQⅢ-10型电阻器的电阻值在10mA时是所配PT Xm的（8~10）%，符合R≥6%Xm的要求。因为PT的励磁特性是非线性的,LXQ型电阻器的电阻也是非线性。电阻型的非线性系数稍大于PT励磁特性非线性系数，故的所有励磁电流下的阻值都符合要求。

5.2 对于一次绕组X端为低绝缘PT，LXQ（D）Ⅲ型采用部分电阻并联放电间隙的方法，即较大冲击电流（如雷击时）通过电阻时，放电间隙短接部分电阻，使电阻上的电压不危及PT的X端低绝缘。冲击电流过后，电阻自动恢复高阻状态。因此一次绕组X端为低绝缘PT，请选LXQ（D）Ⅲ型消谐电阻器，该型号中（D）代表X端为低压绝缘PT。电力行标消谐措施中第五项，只提到10kV及以下电压等级PT，是因为10kV以上PT的X端绝缘都是低绝缘，故担心此方法损坏PT X端的绝缘。其实10kV PT也有X端为低绝缘的，LXQ（D）Ⅲ型采用部分电阻并联放电间隙后，已不再发生雷击时损坏X端低绝缘的PT事件。（以前曾在云南昆明发生一次雷击35kV PT的X端低绝缘损坏事例。）

5.3 由于PT一次绕组励磁电流中会有一定量的三次谐波电流，以及三相PT的励磁特性有差别，则会在PT开口三角两端产生一定的基波电压及三次谐波电压，造成开口三角电压升高。如三次谐波电压及不平衡基波电压足够大时将造成PT中性点偏移，三相电压不平衡以及开口三角电压太高等现象。LXQ-F型电压限

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制及短路报警器是安装在PT开口三角两端的附件，它起PT开三角因一次绕组安装消谐电阻器所产生的附加电压，限压装置是采用一个合适的低阻值电阻。在电网正常运行时，让三次谐波电流及不平衡基波电流流过低阻值电阻构成的零序回路。可以将开口三角两端电压降低到原值的十分之一以下（小于1V），当电网因其它原因有较高的零序电压时（例如单相接地），该电阻的阻值迅速增大，不影响PT正常的检测。LXQ型的附件解决了长期困扰的开口三角两端电压偏高的问题。新的附件还具有短路报警功能，此功能在第7节详细介绍。

6、安装在PT一次绕组中性点消谐电阻是否对PT的计量及绝缘监测有影响 6.1 所有的计量的电压回路都是接在PT的三相线电压上。即PT的正序回路中，而电网三相线电压是由变压器的端电压所决定，无论电网在单相接地还是谐振，三相线电压是不变的。因此连接PT二次侧三相线电压上的计量值由电网的正序电压决定的。连接在PT中性点回路的消谐电阻是PT的零序回路，故对计量电压回路没有影响。

6.2 由于消谐电阻在PT的零序回路，故单相接地时，消谐电阻R值要影响PT零序电压的测量，但影响的值很小。现作以下分析：

单相接地时，三相PT中接地相PT被短路，因此接地相PT励磁电流为零，两健全相PT升到线电压，两健全相PT的励磁电流Im要通过R，但两健全相的Im相角差60°，其矢量和为3Im。则R上电压UR=3Im·R，而Im=

3U/

ωL，则UR=3RU/ωL。在零序回路UL=U02UR2=(13R/L)2 U，开口三角形绕组电压U△%≈1(3R/L)2，若R/ωL=0.1 则U△%=95.4%，若 R/ωL=0.06则U△%=98.4%。

即开口三角绕组两端电压比不串R时电压下降（2~5）%，若不串时为100V，串R为（95~98）V，这种影响是可以接受的。

6.3 LXQⅢ型及LXQⅢ（D）型消谐电阻器的热容量大于运行中所需的600W的要求（说明书中注明800W），Ⅲ型消谐器可2小时通过100mA（有效值），10min通过500mA（有效值）。只要PT不损坏，Ⅲ型消谐器是不会因自身热容量不够而损坏的。当然，如果PT因自身质量问题，内部短路，电网相电压直接作用在消谐电阻上，消谐电阻是承受不了的，如果PT因自身接线错误，如将开口三角接成闭口三角。在长期单相接地条件下，三相PT烧坏，消谐电阻器就会损坏。（所谓损坏是指电阻器的阻值已偏离要求值的范围，并非电阻器本体断裂等外形损坏。）

7、运行经验

7.1 PT开三角结成闭口三角，在发生永久性接地后烧损多相PT。 7.1.1 概述

近年，多次出现这样一种恶性烧毁PT的事故：在10kV电网发生单相接地一段时间后（约30分钟），同时烧毁三台单相组成的YN，yn， 接线PT，有的不仅烧毁多相PT，还由此引起母线短路，烧毁其他重要设备（2002年9月5日山东威海局所属长峰变电站）。

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由于烧毁的PT上安装了本公司生产的LXQ型消谐器，用户在没有明白事故的原因之前，误认为是PT谐振引起的，而责怪消谐电阻器不起消谐作用，当本公司告之这类事故的真实原因，用户按照告之的方法找到事故的起因，而致谢本公司的帮助，也有用户因种种原因仍怀疑有谐振，为此，公司技术服务部将此类事故曾出现的事例，试验室所做的试验数据以及结果分析整理如下。

7.1.2 发生在南京局所属江东门变电站10kV母线上的实例：

该站10kV母线上安装PT由三台JDZJ-10型组成，PT高压绕组中性点装有本公司生产的LXQ-10型消谐器。1998年7月，该站10kV电网发生永久性接地，接地后约30分钟同时将两健全相PT高压绕组绝缘烧穿，接地一相绕组内部短路，所接消谐电阻亦过热损坏，两相绝缘烧穿的PT高压熔丝熔断（0.5A熔丝）。接地故障消失后，更换已损坏的PT、熔丝、消谐电阻，继续运行。两个月后，该站10kV电网又发生单相永久性接地，又出现同样的烧毁三相PT的事件。由于重复发生相同事件，当时又找不到合理的原因，故决定在国庆节期间，在该站10kV电网作人工接地试验，实测PT中的电流分布，寻找烧毁的原因。为此，南京局的继保人员仔细检查了该组PT的二次线路，结果发现：该组PT的剩余电压绕组开口三角两端的线路中存在两点接地的错误接线，即PT开口三角两端aD点及xD点，在PT柜已将xD端接地，开口两端出线引到其他保护柜后，若重复接地只能将xD引线接地，而该组PT却错误地将aD线接地，这样，将PT开口三角绕组变成了闭口三角绕组。

PT开口三角变成闭口三角后，在电网正常运行和单相接地时，绕组中电流有何种变化？虽然没有在事故现场做试验，但本公司在模拟的10kV电网中做了真实的试验，得到完整的试验数据。

7.1.3 10kV模拟电网人工接地试验：

本公司有一套为消弧线圈调试用的三相10kV模拟电网，由10.5/0.4kV 250 kVA三相配电变压器提供10.5kV三相电压，电网对地电容为10kV移相电容器，PT为苏州互感器厂生产的JZDJ-10型，模拟电网可以作人工永久性接地试验，三相PT的测量接线如图6所示。

图6 PT在三相10kV电网中的测量接线

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电网及PT状况分4种，测量数据列于表1。

表1 PT中电流分布

序 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 电网 消谐电阻 K3 I1（mA） I2（mA） I3（mA） I4（mA） I5（A） U0(V) 断开 1.2 1.3 1.2 0.8 0 1.6 正常 未接 （K1断开） （K2闭合） 闭合 6.1 6.2 6.1 16.3 1.0 0 断开 1.2 1.3 1.2 0.8 0 5.6 正常 接入 （K1断开） （K2断开） 闭合 1.2 1.3 1.2 0.2 0.05 0 断开 0.3 6.0 6.0 10.5 0 100 接地 未接 （K1闭合） （K2闭合） 闭合 400 415 410 1150 75~80 0 断开 0.3 6.0 6.0 10.5 0 95 接地 接入 （K1闭合） （K2断开） 闭合 170 180 175 524 30 0 从表1所测数据可以看出： 1 当K1断开，○即电网正常运行时，从序Ⅰ及序Ⅱ中数据可以看到，在K3闭合，即剩余电压绕组的两端被短路时，高压绕组中最大电流仅为6mA，剩余电压绕组中最大电流为1A。所占容量每台为36VA，小于PT的0.5级40VA的容量，因此在电网正常运行时，PT开口三角两端短路，此时PT零序阻抗已下降很多，因为电网正常运行时的零序电压很小，一般不超过电网相电压的3%（180V），故高压绕组中性点在没有接消谐电阻的情况下，电流有所增加，但仍可长期运行。这就是为什么在电网正常运行时，PT剩余电压绕组已短路也没有发现的原因。当PT高压绕组接入了消谐电阻器，K3闭合及断开，高压绕组中电流没有变化。 2 在PT安装了消谐电阻器后，电网正常运行时，在开口两端一般都会有数伏○

电压，如序Ⅱ中K3断开时有5.6V电压，用户可以用万用表测量开口两端电压，若发现很低≤1V，则要考虑剩余电压绕组的接线是否被短路。利用此特征，可以早期发现PT开口三角短路的潜在故障。（注：若二次侧装短路消谐的消谐器，该消谐器工频动作电压低也会在电网接地时动作，此缺陷需要其他方法检查，见6.1.5.1。）

3 在K1闭合，即电网单相接地的情况下，若K3也闭合，即剩余电压绕组开口○

两端短路，则PT三相高压绕组中电流都增大到（170~180）mA（接有消谐电阻）及（400~415）mA（未接消谐电阻），剩余电压绕组中电流增大到30A（接有消谐电阻）及（75~80）A（未接消谐电阻），通过消谐电阻的电流也高达524mA，见序Ⅲ、序Ⅳ。此时PT负载达到没台1000VA及2400VA，是P.T最大容量300VA的3.3倍及8倍。

4 由于PT高压绕组的保护熔丝为0.5A（有的将高压熔丝增大到2A）○，虽然高压绕组中电流达到（0.2~0.4）A，仍低于高压保护熔丝的熔断电流，而PT剩余电压绕组回路中没有熔丝保护。因此PT高低压绕组只有任其加热，当电网接地持续一段时间后，PT高、低压绕组的绝缘层逐渐烧损，以至短路，电流更加增大，健全相PT将主绝缘烧穿，变成相间短路，高压熔丝熔断。接地相PT剩余电压绕组有数十安培电流，亦会过热烧毁，因接地相没有电压，故绝缘不会烧穿。这就是为什么在电网单相接地时，同时烧毁三相P.T的真正原因。

5 PT接线由Y0/Y0/△接线变成Y0/Y0/△接线后，PT的零序阻抗由具有很高阻○

值的励磁阻抗变成低值的漏磁阻抗，在幅值为相电压的零序电压下，通过高压绕组及辅助绕组的电流增大了（200~400）倍，远大于PT所能承受的过载能力，

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此时却又得不到及时的保护，只有在故障发展到烧毁设备时，才会终止。 7.1.4 电网接地烧毁多相PT决不是谐振所致：

有的用户以现场很难查找原因为由，总认为烧毁PT就是谐振所致。这是不明白谐振存在的条件，要知道，电网单相稳定接地期间，是不会产生PT铁磁谐振。因此此时电网已经有一点固定的地电位。健全相的电压被强大的电源电势所固定，三相对地电压不会变化。要产生谐振，必须是接地消失后，三相对地电压没有固定的电位。

如果发生了电网接地时三相PT烧毁事件，而不去检查PT辅助开口两端存在的隐患，当再次发生电网接地时，还要重复烧毁多相PT。

根据用户的反映，单相接地时同时烧毁三相PT的事故在江苏10kV电网已有10余次，35kV电网有2次；山东10kV电网也有多次，其中威海1次还造成母线事故。天水长城厂反映，贵州安顺供电局一个10kV电网在2003年9~12月，连续三次烧毁三相PT，该电网中性点是经消弧线圈接地，故PT没有装消谐器，酒泉钢厂总降在2003年一次，都是三相PT同时烧毁，这些都是同一原因所造成的。

7.1.5 检查方法及建议

7.1.5.1 PT剩余绕组开口两端被短路有两种可能，一种是开口两端点都接地；另一种是剩余绕组开口两端装有短路消谐的消谐器，此消谐器工频动作电压偏低，在工频100V左右即启动短路，为检查装有这种消谐器的工频启动电压是否偏低，就需要在PT柜辅助绕组的aD及xD之间施加一个工频110V的电压（注意，实验时需将PT高压熔丝取下），若外施电源的电流很小，则说明消谐器工频动作电压大于110V，若外施电源中的电流很大（安培级），则说明消谐器工频动作电压偏低，会在电网单相接地时误动，要拆除这种二次侧消谐器或将工频动作电压提高到150V以上。本公司生产的BXQ-Ⅰ型电子式消谐器是不会发生词类故障的，因为该仪器中装有一个测量短路及电流的分析元件。如果短路及电流不衰减，仪器不会反复短路。

7.2 雷击时PT多相熔丝熔断的原因分析。 7.2.1 概述：

在10～35kV中性点不接地的电网中，但电网发生单相接地，在接地消失瞬间，Y0接线的电磁式电压互感器一次绕组会出现数安培幅值的半波涌流，以接地相的涌流最高，常常将接地相压变0.5A高压熔丝熔断。当压变中性点经消谐电阻接地后，这种涌流被有效地。因此，电网中因接地消失而导致压变高压单相熔丝熔断的现象，明显得到改善。但是，另一种现象却仍然发生，即在雷击时，电网并未接地，在农村变电站发生压变多相高压熔丝熔断现象，虽然此时在压变中性点已装有消谐电阻，也仍然发生。最为严重的一次是1998年3月20日前后，江苏省沿江地区降大雪，却出现罕见的强烈雷暴天气。因降雪天寒，架空导线上积雪结冰，导线变粗，当天空发生闪电时，其实这种闪电并未击中导线，而是云间或云对地闪击，处在空旷地面的农村变电站母线上的压变，频繁发生三相或两相高压熔丝熔断现象，有的变电站一天内近10相次熔断，全省有数百相次10~35kV压变熔丝熔断。压变一次绕组有的已装有消谐电阻。最近泰州姜堰供电局所属变电站，在2003年7月，又发生在雷雨天10kV三相压变熔丝熔断的现象，事后检查，压变中性点所接消谐电阻正常，压变中性点绝缘正常。三相压变的伏安特性在正常范围，更换高压熔丝后，压变恢复正常运行。雷击时多相

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熔丝熔断的原因何在？如何解决这类问题？只有在查清雷击时，通过高压熔丝的电流，明白此电流导致高压熔丝熔断的机理，才会有针对性的办法。

7.2.2 电磁式电压互感器一次绕组等值电路：

电磁式电压互感器实际上就是一台微型高压电力变压器。变压器在冲击电压下等值电路如图7所示。

图7 电磁式压变在冲击电压作用下的等值电路

一次绕组的分布参数含有电感L0dx，纵向电容K0/dx，对地电容C0dx，在冲击电压作用下，当波头时间较小时L0dx呈现的电抗值很大，电流不通过电感，等值电路中电容可简化为一个入口电容。将图7再简化为图8的等值简化电路。

从图8中可以看出，流过高压熔丝的冲击电流i=iC+iL，iC直接入地，不通过R，

而R是串联在压变尾端，只对iL值起作用，对iC值不起作用。

7.2.3 雷云闪电时，压变多相高压熔丝熔断的原因分析。

10～35kV架空线路，没有架空地线（农村35kV线路进线段的架空地线一般小于1km），在空旷的农村，三相导线暴露在空中，在雷云电荷的作用下，三相导

线都感应相同数量的束缚电荷。当雷云放 图8 压变等值简化电路 电（注意此放电并未击中导线），三相导 线上的束缚电荷向线路两侧运动，对变电站形成侵入波。此侵入波的电压并不高，因为压变高压熔丝熔断时避雷器并未动作，现简单计算一下i和ic的值。

设侵入波的波头时间分别为1.0μs和10μs，则等值高频电流波长为4×1.0μs和4×10μs。等值频率f=(4×10－6)－1＝250kHz和f=(4×10－5)－1＝25kHz。

取侵入波的电压幅值u=25kV（取10 kV电网氧化锌避雷器的直流1mA电压）。查资料得知压变入口电容c在200～500pf之间，取c=350pf。

则通过入口电容的电流幅值

iC=u/xc=u·w·c=25×103×2π×（25～250）×103×350×10-12＝1.4～14A 可以看出，iC的幅值与侵入波的陡度有很大关系。熔丝熔断是发热的结果，电流发热的功为P=i2·R·t，电流的幅值i是最为重要的因素，还与熔丝电阻R以及电流的持续时间t有关。只有i的幅值高且持续时间又长的侵入波，才会使

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高压熔丝熔断，且大部分侵入波都不具备此两种条件。故在大多数雷暴天气里，雷击引起压变高压熔丝熔断仍是小概率事件。只有1998年3月20日的异常天气，导致结冰变粗，导致导线的电感减小，电容增大，此时又发生雷暴，则感应电荷增加，才使得大量压变熔丝熔断。

7.2.4 解决雷击时压变多相熔丝熔断的方法

从上述的分析可知，安装在压变尾段的消谐电阻，不能雷击时通过入口电容的冲击电流，要解决雷击时压变多相熔丝熔断的方法，只能依靠熔丝本身的抗冲击电流的流通能力。从解剖某变电站10kV三相已熔断的熔丝情况看，绕在瓷管中间的细熔丝并未熔断，熔断的是绕在瓷管两端过渡线得其中一根。这是否意味着熔丝本身的质量问题？是否是加工过程中熔丝的两端的过渡线已经受伤，以致熔断能力还不及熔丝本身？因此，选择质量优良的熔丝，或是对熔丝作通流试验，例如，0.5A熔丝应该长期通过0.5A电流不熔断，或是通过1A电流多少时间内不应该熔断（查熔丝产品手册中安时特性）。保证熔丝的质量才是防止雷击时压变多相熔丝熔断的有效方法。

7.2.5 结论：

1. 雷击时，在空旷的架空线路上，感应雷形成侵入波，当侵入波的波头陡时，通过压变入口电容的冲击电流则幅值高，有可能将压变高压熔丝熔断。

2. 安装在压变尾部的消谐电阻不能压变入口电容的冲击电流。

3. 选择质量良好的0.5A高压熔丝，或对熔丝作通流试验，淘汰同流能力不合要求的熔丝，是减少雷击时压变熔丝熔断的有效方法。

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