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1、电压互感器新越互感器有限公司摘要：该文简要分析了铁磁谐振产生的基本过程，三相防谐振电压互感器的基本工作原理，以及全 封闭、全绝缘户外浇注式三相电压互感器的主要特点及极性和误差试验方法。关键词：防铁磁谐振；全封闭户外三相电压互感器；误差试验在中性点对地绝缘的电力系统中，为了监视线路的绝缘状况，采用 3 台星形联结的接地式电压互感 器，其中性点直接接地，这样当任何一相母线发生单相完全接地事故时，其故障相对地的电压为 0 V， 而非故障相的相电压上升到线电压，即提高了 31/2倍，借助电压互感器二次绕组测量每相电压的 3 块电压 表就可以方便地监视到哪一相绝缘出了问题。然而母线对地分布电容的存在，并
2、且该电容与电压互感器 的一次绕组形成并联电路，由于互感器是典型的非线性铁磁元件，电压的突然升高以及短路点的电弧所 导致的瞬间涌流，很可能使电压互感器铁芯进入饱和区，这样非线性铁磁元件的感抗X降低，当线路中L感抗等于容抗（X = X ）时，将产生铁磁谐振。谐振一旦发生，将会给设备造成很大的破坏。为了预防 LC谐振的发生，人们采取了许多措施，包括：采用低磁密或高导磁率铁芯的电压互感器；在电源中性点与 地之间或互感器开口三角内串入适当的阻抗；调整、加大线路母线对地电容量，以及在电源中性点与地 之间接入消弧线圈；在电压互感器一次与地之间接入消谐装置适当的电阻或电压互感器；采用电容 式电压互感器等等。1
3、 铁磁谐振产生的基本原理 人们如此重视铁磁谐振，是因为在供电线路中存在产生谐振的潜在因素，主要发生在线路中包含有 电容和非线性铁磁元件所形成的并联电路，而且电源的中性点对地绝缘以及线路处于空载或轻载时，产 生谐振离不开外界的激励条件，在并联铁磁谐振中，激励谐振产生的因素是电流。理论上，当X =X时,LC将产生谐振，但对于铁磁谐振而言，由于X = X条件在某一电流下成立，而导致谐振开始于如图1所示LC的拐点处，曲线上的拐点即为谐振的激发点。XX时，电路为容性，处在第一象限，而在Xx时，电路为感性，进入第四象限，只是为了分析问题L C L C的方便，把本来是在两个象限的轨迹划在了同一个象限内，才出
4、现第二个拐点。图1(b)中U(I)曲线与图 1(a)略有差别，是考虑到电路中实际电阻及铁芯损耗的影响。图1中U(I)与U(I)两条曲线的交点表示LCX = X ，其中 1 点所对应的电流为激发电流。在该电流的激发下，电压由1 点突变到 2 点所对应的值， LC并且电路由容性变为感性。产生谐振时，在总电流不变的情况下，通过每个支路的电流就会有很大的增 加，往往比总电流大许多倍，导线过热很可能会引发互感器的爆炸事故。2 三相防谐振式电压互感器原理三相防谐振式电压互感器，是专门针对母线单相接地事故导致电源中性点偏移而引发的并联铁磁谐 振而设计制造的。很明显，如果用来监视线路绝缘的 3 个电压互感器的
5、一次绕组中性点不接地，那么不 管哪一相母线接地都不会引起互感器绕组电压的任何改变。然而在这种情况下，监视线路绝缘状况的电 压表的指标值，并不会因母线接地与否而改变，反而失去了监视的作用。能否使互感器中性点既不接地 电压表又能达到监视的目的呢？三相防谐振式电压互感器就可以满足上述要求，即互感器的中性点通过 另一台电压互感器接地的方法，将3台电压互感器的一次中性点N通过另1台规格、型号、参数相同， 全绝缘电压互感器接地，这里称其为零序电压互感器，其极性联结与3台测量用互感器相同，并且极性 端接地，如图2所示。在正常运行时，由于三相平衡，其中性点对地电压为0 V,零序电压互感器初级电压为零，故其二次
6、无输出。当任何一相母线接地时，零序互感器与接地相电压互感器绕组形成并联关 系，其一次电压与接地相电压相同，二次产生一个对应的相电压，因为互感器的次级所有非极性端联结 在一起并接地，则由于零序互感器的二次与接地相二次幅值一致，相位相同，所以零序互感器的极性端 与接地相极性端之间的电压为o V,与非故障相电压为相电压的31/2倍，达到了监视绝缘的目的。二次 极性的联结如图3 所示可以出现以下两种情况：其中在不正确的联结时，与接地相的电压为2倍的相电压，与非故障相之间的电压不变，这与习惯上的判定原则相违背，可以认为是错误的(如图 3b 所示)。N(a) JEWS (b)龈瞬S3三相防谐振互感器二次向
7、董图零序电压互感器做成二次抽头方式，n、YJ之间电压为100V，供所配继电器用，中间抽头n、e为100(3)1/2，作为监视电压用。我公司早在1998年引进国外环氧树脂浇注成型的户外全绝缘全封闭浇注 式互感器，采用4 台分体式结构，按本图所示的接线方式联结，不仅有效的防止了紫外线辐射伤害，同 时也有效地预防了谐振的发生。根据这一原理我们又生产了户内半封闭全绝缘浇注式三相防谐振电压互 感器，同样收到良好效果。根据顾客的要求，我公司又在户内浇注绝缘三相防谐振互感器的基础上，经 过改进生产了全封闭、全绝缘、户外浇注式三相防谐振电压互感器，所谓全封闭是指无论铁芯还是一二 次绕组均有环氧树脂封闭在浇注体
8、之内。全绝缘是指互感器的两段初级线圈对地都具有相同的绝缘水平 其测量级采用三相三柱式铁芯结构，高压非极性端在浇注体内，不仅有效地防止了因使用者误接线而导 致互感器的烧毁，同时简化了外部接线，方便了用户。外型上与三相五柱电压互感器很像似，实际上里 面多了一组零序电压互感器绕组。图4谍差测爲接线图3 防谐振互感器的极性、误差试验 全封闭、全绝缘防谐振户外浇注式三相电压互感器的试验，首先是极性检查。这里的极性一是指单 相互感器本身的极性是否正确，这和传统的方法相同；二是外部联结和标识是否正确，这是必须要认真 检查的，其方法是取任一测量级初级与零序互感器初级并联，接通单相电源，用万用表交流电压档测量
9、二次极性端之间电压差为o v,表示极性正确。关于误差的测量，由于全封闭式三相三柱式电压互感器的初级非极性端不准引出，所以试验只能用 三相法，其试验电路如图4所示。断开开关K,三相升压至额定电压，合上开头K,用电压表测量零序电 压互感器二次与接地相（如ec）间电压应为0 V，与非接地相（如ea，eb）电压应指示100 V，不仅说明极性联接正确，而且也说明单相母线接地后没有产生谐振，防谐振功能有效。误差试验应在断开开关K时，分别测量U、U、U满负荷及1/4负荷的误差。ab bc ca4 结束语谐振现象在许多领域普遍存在，铁磁谐振在电力系统中被人们所重视，是因为谐振一旦发生会导致设备的烧毁甚至发生爆炸。全封闭、全绝缘、三相户外防谐振浇注式电压互感器不仅具有良好的抗紫外线能力，而且具有可靠的防铁磁谐振功能，它反映了户外浇注式电压互感器的发展方向。
