常见的消谐措施有哪些？各有什么优缺点？

常见的消谐措施有哪些？各有什么优缺点？

(1)一次消谐电阻器

一次消谐电阻器器，如LXQ型一次消谐器，是南京创迪的专利产品。其实际上是将一个非线性消谐电阻R0串接于电压互感器一次侧中性点与地之间，它采用中性点串入一个大功率非线性阻尼电阻消除谐振，见图１。

该装置不仅消除PT饱和谐振的功能，还可以限制高压涌流，

但在应用中存在局限性：

①中性点为半绝缘结构,只能直接接地安装的PT只能使用LXQ(D)II系列的消谐器；

②只能限制本PT不发生谐振，对电网中的其他PT无效（仅一对一有效）；所以要安装时，必须在同母线所有PT柜内都进行安装。

③装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型一次消谐阻尼器，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，仍可损坏装置。所以选择时一定要选择南京创迪的正规产品，铜材制作的专利产品可以通流高达1A，能够保证正常试用。

安装好一次消谐器后，当电网正常运行时，消谐器上电压＜500V，R0呈高电阻值（可达几百kΩ），阻尼作用变大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网发生弧光接地时，R0仍能保持一定的阻值，限制互感器涌流；当电网发生单相接地时，消谐器上分担的电压较高（10kV电网中其值约1.7～1.8kV），R０呈低值（几十kΩ），可满足PT开口三角电压不小于80V的绝缘监测要求,而且仍可阻尼谐振。如发现开口三角电压异常升高，或三相不平衡，可以选购南京创迪的消谐器附件——三次谐波限制器，一般就可以有效解决安装一次消谐器引起的开口三角电压升高和三相不平衡事宜。

(2)微机消谐装置

微机消谐装置也称二次消谐器，常见型号为CD-KSX196S。该型号的微机消谐装置是被安装在电压互感器(PT)的开口三角绕组两端。正常运行或者发生单相接地故障时装置不动作，而一旦判定电网发生铁磁谐振时，便会启动装置，晶闸管全导通，呈低阻态，电阻为几mΩ至几十mΩ。如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频3种谐振。启动时使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以限制和阻尼铁磁谐振，当谐振消除后晶闸管自行截止，必要时可以重复动作。微机消谐装置的主要缺点是难以正确区分基波谐振和单相接地。目前，对基波谐振和单相接地故障判据的主要区别在于零序电压U0的高低。通常，基频谐振定为当U０≥150V时；当30V≤U０＜145V时定为单相接地故障。为了防止在单相接地时由于装置误动使PT长时间过负荷而烧毁的情况发生，通常将该装置基频谐振的判据电压定得比较高。这样，在工频位移电压不是很高的情况下（如空母线合闸）装置将无法动作，就可能使某些励磁特性欠佳、铁心易饱和PT的熔丝熔断。而且这种装置当电网对地电容较大时，它对防止间歇性接地或接地消失瞬间互感器因瞬时饱和涌流而造成熔丝熔断的事故无能为力。此外，在持续时间较长的间歇电弧过电压激发下，流过PT高压绕组的电流将显著增大，仍可能会烧坏PT。由于基频谐振中的频率实际上并不是十分严格的基频，不是完全没有频率突变 。因此，能否在信号处理方法中采用对时频局部化方面极具优势的小波来检测，值得探讨。

南京创迪推出的CD-KSX196S型微机消谐装置，在传统的微机消谐装置上增加了独有的开口三角保护技术，有效防止误动作造成PT高压熔丝熔断。

(3)消谐型电压互感器

加装零序电压互感器的消谐型电压互感器主要由三相主电压互感器TV1和串接在中性点的零序电压互感器TV０二部分组成，当单相接地时，TV每相励磁感抗为Xm=XTV1 3XTV0（XTV1为TV1的漏抗；XTV０为TV０励磁感抗）。

该装置可以采用零序电压互感器消除谐振。该消谐装置要求TV1的开口三角绕组闭合，零序电压U０从TV０的二次侧取得。

① 能承受更高的过电压（增加了一次绕组匝数；加强一次绕组的端部绝缘和层间绝缘）。然而，由于这种电压互感器的质量和体积相对较大,因此在实际应用中往往有一定困难。

② 在较高的电压作用下，铁心不易饱和（采用优质硅钢片，以降低工作磁密）。

③ 互感器内部的分布电容和杂散电容较大，采用介电系数大的绝缘材料作为层间绝缘；一次绕组采用阶梯式排线方式等）,不易构成铁磁谐振回路。正常时，在接有0～100负荷下整体呈容性（结构上合理确定一次绕组径向与轴向的尺寸比例。

（四）二次消谐电阻 4.1 二次电阻消谐：

随着系统对地电容的增大，电压互感器磁饱和后将依次发生高频、基频和分频谐振。PT的开口三角绕组上，用于消除分频谐振的阻尼电阻ｒ值最小，ｒ≤０.４（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ，只要按此来选择电阻就可同时消除另外2种谐振。消除基频谐振的电阻值为ｒ′≤３（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ。式中, ＸＬ为互感器在线电压下的每相励磁感抗，ｎ１/ｎ２为高压绕组与开口三角绕组的匝数比。从抑制谐波方面考虑，R值越小，效果越显著，但PT的过载现象越严重，在谐振或单相接地时间过长时甚至会导致保险丝熔断或PT烧毁。这是因为微机消谐装置或二次电阻接在开口三角绕组两端，必然会导致一次侧电流增大，也就是说PT的容量要相应增大。

一般来说接入10 kV系统PT开口三角绕组的电阻取16.5～33Ω 。可见，对于在开口三角绕组配置了２５Ω消谐电阻的PT，当系统中中性点直接接地的普通电磁式PT不超过２台时还可以消除基频谐振，但若要消除分频谐振则阻值偏大，失去消谐作用。为此，应加装微机消谐装置,同时宜保留原消谐电阻,以利于限制空母线合闸时工频位移电压。

4.２在加装零序电压互感器消谐型PT的二次侧加装微机消谐装置 对于加装零序电压互感器的消谐型PT，原理上要求其主电压互感器ＴV１的开口三角绕 组始终是闭合 的，所以不可能在其二次侧加装消谐器，否则将破坏原先的消谐机理，难以起到消谐作用。若是将微机消谐器装在其零序电压互感器ＴV0的二次侧，当系统中其他互感器发生铁磁谐振时，消谐器将在零序电压作用下动作，ＴV０二次侧几乎被短接，ＴV０及Ｔ的测量值偏小，即使该PT的二次侧装了微机消谐装置，往往也不会及时动作。对于电缆使用较多的10kV配电网，大多发生分频谐振。微机消谐器分频谐振的判据为15Hz≤ｆ≤18 Hz或23Hz≤ｆ≤27 Hz，35V≥U0≥25Ｖ。当开口三角绕组电压为30Ｖ时，一次系统零序电压的估算值已达（30/100×0.8）×（10/3）=2.2kV。此时，微机消谐器动作，开口三角绕组基本上处于被短接状态，PT高压绕组反映的是数值很小的漏抗，即零序电压绝大部分降落在阻尼电阻R0上。这时，电网每相对地的等值并联电阻为３Ｒ０，假如呈低电阻值的R0为25～35kΩ，则３R0为75～105kΩ，已超出消除系统中单台中性点直接接地PT谐振所需的阻值（约66.7kΩ）。若有多台PT参与了谐振，则更是无助于消谐作用，而且还可能因作用在R0上的过电压得不到及时消除，且时间较长时而被损坏，从而进一步损害PT。可见，以上做法已超出微机消谐器和一次消谐器研制的初衷，二者单独存在时的消谐机理已不再适用，这种做法对消谐不但无助反而有害。因此，这2种消谐装置应分开安装在不同的PT上为宜。

4.3 在同一PT上同时装设一次消谐阻尼器和微机消谐装置 在开口三角绕组两端接上电阻R的做法，实际上相当于在PT高压侧Y0接线各相绕组上并联一电阻（只有在电网有零序电压时才出现），即在电网中每相对地并联合适的电阻在理论上同样可以起到消谐作用。据分析推导，为消除分频谐振，在PT高压侧每相绕组并联的电阻应满足：R1≤0.4ＸＬ/３。若单台10kV互感器的每相励磁感抗ＸＬ=500kΩ，则R1≤66.7kΩ。假如在PT一次侧中性点装设了阻尼电阻R0，那么该PT基本上不会参与谐振。当系统中其他中性点直接接地的PT发生谐振时，由于此时零序电压U０

V１高压绕组反映的均为漏抗，互感器的零序阻抗变为数值很小的漏抗，相当于电网中性点临时直接接地，因而谐振也就随之消失。可见，在此消谐型PT的TV0二次侧加装微机消谐装置有助于整个电网的消谐。

（五） 消谐措施的综合应用

（5.1）普通型电磁式电压互感器应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号及生产厂家。变电站10kV母线PT一次额定电压UN为10／3kV，有的PT在1.9UN电压作用下铁心就可能进入饱和区，而母线实际运行电压为10～10.7kV。当电网单相接地时，作用在PT上的工频稳态电压可能高达1.85UN，加上电网电压的波动，PT极易饱和。为了防止空母线合闸时PT熔丝熔断，还可以采取事先投入某些线路或站用变压器等临时措施，但不宜投入电容器组，这可防止电压有较大波动时空载变压器与电容器构成振荡回路产生振荡过电压。在基波谐振过电压不很高的情况下，即使装设了二次微机消谐装置也照样可能使熔丝熔断。

（5.2）变电站各段母线PT开口三角绕组处应装设微机消谐装置，使之对整个电网产生消谐效果。由于对母线送电的瞬间交流电压极不稳定，电网发生接地、谐振等故障时瞬间交流系统的暂态干扰,均会影响装置的正常工作，因此，以往从PT二次侧取得交流100V电源或者从站用电系统取得交流220V电源的做法不可取。消谐装置工作电源宜选用直流220V。变电站母线选用加装微机消谐装置,即一、二次消谐措施并用，是较为可取的推荐方案，这样既可以保证PT自身不参与谐振，同时对整个电网也具有消谐作用。

（5.3）高压用户配电所一般无需绝缘监测及接地选线，因此，母线PT一次侧中性点应尽可能不接地或选用消谐型设备以改善同一系统中PT并联后总体等效伏安特性。

（5.4）对应的，开闭所母线宜尽可能选用消谐型PT,但无需另装二次消谐装置。考虑到这种系统往往对地电容较大，因此限制涌流是一个不可忽视的问题，选用加装零序电压互感器消谐型PT是较合理的选择。

（5.5）配电网中性点谐振接地或经电阻接地可根本解决PT饱和过电压问题。因消弧线圈感抗XQ或接地电阻与互感器的励磁感抗XL相比要小得多，在零序回路中ＸＬ几乎被XQ短接，因而ＸＬ因饱和引起的三相不平衡也就不会产生过电压了。但因此项措施投资较大，显然不宜专为消谐而设置。

（六） 结束语 因此项措施投资较大，显然不宜专为消谐而设置。因饱和引起的三相不平衡也就不会产生过电压了。但终上所述，为了对配电网采取消谐措施，可以在配电网中在选用CD-KSX196S型微机消谐等二次消谐装置，以及南京创迪的LXQ型中性点消谐阻尼电阻、消谐型电压互感器等一次消谐装置时，应根据电网的具体情况而定，最好是能将一次消谐装置与二次消谐装置二者相互配合使用，进行优势互补。为确保设备安全，在采取消谐措施的同时还应采取限制间歇性弧光接地过电压等措施。这样就能有效的保护PT和其高压熔丝。

参考文献如下：

［1］陈维贤.电网过电压教程.北京：中国电力出版社，1999.

［2］解广润.电力系统过电压.北京：水利电力出版社，1985

［3］杨秋霞等.基于小波分析的铁磁谐振检测.电网技术，2001（11）：55～57.

［4］方瑜.配电网过电压.北京：水利电力出版社，1994.