摘要：结合6~35kV中性点绝缘电力系统运行中电压互感器爆炸的事故，阐述引起电压互感器发生爆炸的元凶之一谐振及其产生的机理，消谐的应对措施。
引言：电磁式电压互感器广泛应用于中低压的电力系统中，在6~35kV的中压配电网中，由于普遍采用中性点非有效接地方式，过电压现象出现的概率比较大，而系统过压最易引起电压互感器产生谐波高压，过电压过电流导致电压互感器绝缘破坏，最终使电压互感器烧毁和爆炸。下面就来分析下谐振引起过压过流的机理及应对的措施。
1 电磁式电压互感器谐振产生的机理
长期以来，我国6~35 kV的电网系统均普遍采用中性点绝缘系统，为了监视三相对地电压，需采用接地电压互感器,一般采用三台单相电磁式电压互感器接成三相组的方式(如图1)，La、Lb、Lc为各相对地励磁电感，与母线对地等值电容(Ca、Cb、Cc)组成LC谐振回路;电磁式电压互感器的电感是非线性的，这种谐振回路为非线性 谐振回路。
图1. 接线等效电
系统正常工作时，Ea=Eb=Ec=U, Uo=0,电压互感器铁芯不饱和,因电压互感器有较高的励磁阻抗，电容电流大于电感电流,感抗远大于容抗，电路不具备谐振条件。 当A相发生接地故障时，B相、C相电压突然升高为根号3U，此时假定互感器两相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，互感器励磁阻抗下降，以至电感电流大于电容电流,使B、C相对地电感变成等值电感L"，而A相对地仍保持对地等值电容C", 形成LC串联谐振回路。A相接地后,三相对地导纳失去对称性，电源的中性点Uo不再为零，出现零序电压。
由(2)式可看出，当
时则U0无穷大，即要发生谐振，这也意味着只有当电压互感器的感抗与线路容抗在一定比例下，谐振才会产生;且会随XC/XL的比值的大小产生分频、基频、高频谐波谐振。根据H.A.Peterson谐振曲线(见图2)可以看出 ，当XC / XL<0.01时，谐振不易发生，当0.01XC / XL0.1时，会发生分频谐振，而且起振电压很低;当0.1XC / XL1时会发生工频谐振(基波)，XC / XL1时进入高频谐振区。
图2. 彼德逊曲线谐振区域图
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由于系统接地故障使线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，其励磁感抗迅速减小，当电感降到满足谐振条件时，从而在电容和电感两端产生谐振过电压。在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，可达额定励磁电流的数十倍以至使高压熔丝熔断。
铁磁谐振是电路中由于铁芯饱和而引起的一个跃变过程，这种跃变过程使电路由原来的电感性工作状态转变为电容性工作状态，其电流相位发生了 /2的反转，在跃变过程中电流激增，电容和电感两端电压也随着增加,产生过电压。
综上所述，谐振的发生必须有激发条件，即必须有使电压互感器的电感量发生变化的条件。系统中激发条件往往是：空载母线或送电线路的突然合闸;单相接地故障(非故障相电压升高);传递过电压及经消弧线圈接地的系统有时消弧线圈退出运行等，这些激发条件以单相接地故障最频繁。
2 防止和消除谐振的技术措施
(1) 选用伏安特性好、低磁密的全封闭电压互感器，提高其饱和特性，使其工作点在伏安特性的线性部分,当有激发因素时铁芯也不易饱和,也就难于激发谐振。
(2) 减少同系统中的电压互感器的投运台数;
(3) 电压互感器高压端中性点经电阻接地(如图3);
(4) 电压互感器开口三角绕组两端投入消谐装置。
图3.一次高压端中性点经电阻接地 图4.二次开口角加消谐电阻(消谐器)
(5) 将原来一、二次侧中性点直接接地改为串接入1台电压互感器的一次绕组接地，其二次并接1个100欧姆 /200W的电阻，用于调整电压互感器的一次阻抗，接地时的零序电压用被串电压互感器的二次侧来反映如图5所示。
图5. 三相组中点经单相电压互感器接地接线图
(6)调整系统对地电容与互感器的电感使其相适应﹝XC / XL<0.01﹞。
3 结语
通过以上分析可以知道，变电站母线电磁式电压互感器与母线对地电容之间在开关分合闸、瞬时接地等电网扰动情况下，构成串联谐振电路，引起铁磁谐振的发生;谐振与母线电容大小、开关分合闸时相位、互感器铁芯的伏安特性差异等因素有关;从而引发分频、基频、高频谐波谐振，造成电压升高、电流增大等现象，对电力设备的安全稳定运行造成极大危害。因此在一定条件下应考虑采用容性的电磁式电压互感器，并在操作中做好防止电压互感器发生铁磁谐振的措施，当谐振发生时应立即采取相应措施，消除谐振。
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