电气消谐：电力系统常见消谐方案
作者：王虹 www.yuediqu.com 2025-05-19
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消弧消谐：电力系统常见消谐方案
在中性点不接地系统中，当零序电容过大，使单相接地电流增加，容易引发弧光接地，引起过电压，威胁系统安全。当接地电流超过10A时，需安装消弧线圈以补偿接地电流。不接地系统中，当相对地存在非线性感性负载时，可能引发零序电容与感抗的谐振，导致很高的对地过电压。对此，电力系统中常用以下几种消谐方案：
1. 微机消谐装置
微机消谐装置安装于电压互感器开口三角绕组上，能识别铁磁谐振并限制谐振电压。装置在起动消谐期间，晶闸管全导通，对整个电网有效，只需一台互感器安装即可。但其难以准确区分基波谐振和单相接地故障，可能在工频位移电压不高的情况下导致PT熔丝熔断，且对较大电网对地电容的间歇性接地或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。
2. 一次消谐阻尼器
一次消谐阻尼器串接于电压互感器一次侧中性点与地之间，利用中性点阻尼电阻消除谐振。在电网正常运行时，消谐器上电压较低，R0呈高电阻值阻尼作用大，限制谐振发展。单相接地时，R0呈低值仍可阻尼谐振。该装置具有消除PT饱和和谐振和限制涌流的功能，但存在局限性，如中性点结构限制，仅一对一有效，不适用于对U0幅值和角度精度要求高的场合，且在间歇电弧过电压激发下，仍可损坏装置。
3. 消谐型电压互感器
消谐型电压互感器包括加装零序电压互感器型和呈容抗谐振型。前者由三相主电压互感器和零序电压互感器组成，通过零序电压互感器消除谐振。后者内部结构设计合理，不易构成铁磁谐振回路，能承受更高过电压，但质量和体积相对较大，实际应用中存在困难。
4. 二次消谐电阻
二次消谐电阻配置于开口三角绕组两端，通过调整电阻值消除不同频率的谐振。电阻值选择合理可同时消除高频、基频和分频谐振。然而，过小的电阻值会导致PT过载现象严重，甚至熔断或烧毁。在开口三角绕组配置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。此时应加装微机消谐装置。
5. 综合应用消谐措施
在选择普通型电磁式电压互感器时，应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号。变电站母线PT开口三角绕组处应装设微机消谐装置，同时选用消谐型PT，可防止PT参与谐振。对于开闭所母线，宜选用消谐型PT，无需额外安装二次消谐装置。对于高压用户配电所，母线PT一次侧中性点应不接地或选用消谐型设备。在配电网中，综合应用一次消谐和二次消谐措施，并采取限制弧光接地过电压措施，是较为有效的方案。近年来，新型过电压防护设备如XHG型消弧及过电压保护装置，能有效消除弧光接地，限制过电压，同时无需改变系统中性点接地方式。
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在中性点不接地系统中，当零序电容过大，使单相接地电流增加，容易引发弧光接地，引起过电压，威胁系统安全。当接地电流超过10A时，需安装消弧线圈以补偿接地电流。不接地系统中，当相对地存在非线性感性负载时，可能引发零序电容与感抗的谐振，导致很高的对地过电压。对此，电力系统中常用以下几种消谐方案：
1. 微机消谐装置
微机消谐装置安装于电压互感器开口三角绕组上，能识别铁磁谐振并限制谐振电压。装置在起动消谐期间，晶闸管全导通，对整个电网有效，只需一台互感器安装即可。但其难以准确区分基波谐振和单相接地故障，可能在工频位移电压不高的情况下导致PT熔丝熔断，且对较大电网对地电容的间歇性接地或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。
2. 一次消谐阻尼器
一次消谐阻尼器串接于电压互感器一次侧中性点与地之间，利用中性点阻尼电阻消除谐振。在电网正常运行时，消谐器上电压较低，R0呈高电阻值阻尼作用大，限制谐振发展。单相接地时，R0呈低值仍可阻尼谐振。该装置具有消除PT饱和和谐振和限制涌流的功能，但存在局限性，如中性点结构限制，仅一对一有效，不适用于对U0幅值和角度精度要求高的场合，且在间歇电弧过电压激发下，仍可损坏装置。
3. 消谐型电压互感器
消谐型电压互感器包括加装零序电压互感器型和呈容抗谐振型。前者由三相主电压互感器和零序电压互感器组成，通过零序电压互感器消除谐振。后者内部结构设计合理，不易构成铁磁谐振回路，能承受更高过电压，但质量和体积相对较大，实际应用中存在困难。
4. 二次消谐电阻
二次消谐电阻配置于开口三角绕组两端，通过调整电阻值消除不同频率的谐振。电阻值选择合理可同时消除高频、基频和分频谐振。然而，过小的电阻值会导致PT过载现象严重，甚至熔断或烧毁。在开口三角绕组配置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。此时应加装微机消谐装置。
5. 综合应用消谐措施
在选择普通型电磁式电压互感器时，应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号。变电站母线PT开口三角绕组处应装设微机消谐装置，同时选用消谐型PT，可防止PT参与谐振。对于开闭所母线，宜选用消谐型PT，无需额外安装二次消谐装置。对于高压用户配电所，母线PT一次侧中性点应不接地或选用消谐型设备。在配电网中，综合应用一次消谐和二次消谐措施，并采取限制弧光接地过电压措施，是较为有效的方案。近年来，新型过电压防护设备如XHG型消弧及过电压保护装置，能有效消除弧光接地，限制过电压，同时无需改变系统中性点接地方式。
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