电压互感器中性点用非线性电阻消谐器
电压互感器中性点用非线性电阻消谐器
一、核心问题：铁磁谐振
要理解这个消谐器的作用，首先要明白它要解决的问题——电磁式电压互感器（PT）引起的铁磁谐振过电压。
1.系统背景：在中性点不直接接地的配电网（如我国的10kV、35kV系统）中，母线上通常接有用于测量和保护用的电磁式PT。其一次绕组接在相线与地之间，中性点直接接地。
2.诱发条件：当系统发生单相接地故障突然消失、断路器合闸三相不同期或雷击等情况时，会造成系统瞬时对地电容的充放电，产生一个幅值很高的暂态冲击电流。
3.谐振产生：这个暂态电流会流过PT的一次绕组，可能导致PT铁芯瞬时饱和。PT的电感量（非线性，随饱和急剧下降）与系统的对地电容可能构成一个特殊的谐振回路，在一定条件下激发起铁磁谐振。谐振频率可能是工频（50Hz），也可能是分频（如25Hz）或高频。
4.严重后果：
产生极高的过电压：可达额定相电压的3倍以上，危及设备绝缘。
产生大电流：导致PT绕组严重过热，甚至烧毁。
熔丝熔断：PT高压保险丝频繁熔断，影响测量和保护的准确性。
虚假接地信号：可能使绝缘监视装置发出错误的“接地”信号。
二、传统与新型解决方案
1.传统方法：
开口三角绕组接阻尼电阻：在PT的开口三角绕组（零序电压绕组）两端接一个电阻。谐振时，零序电压升高，电阻起到阻尼作用。但该方法对分频谐振效果不佳，且电阻长期接入会影响正常工况下的测量精度。
4PT法：增加一台PT，改变接线方式以破坏谐振条件。成本高，占地大。
2.现代主流方案：中性点用非线性电阻消谐器
安装位置：直接安装在电压互感器一次绕组的中性点与地之间。
核心原理：利用非线性电阻材料（目前主流为氧化锌ZnO）的特性。
一次消谐器
三、非线性电阻消谐器详解
1.工作原理
氧化锌电阻片具有非常优异的非线性伏安特性：
正常运行时：系统三相平衡，PT中性点对地电压（零序电压）很小，通常
<几伏。此时消谐器两端的电压远低于其拐点电压，电阻值极高（可达兆欧级），流过的泄漏电流极小（微安级）。它对pt的测量精度、系统绝缘监测没有任何影响。
当发生铁磁谐振时：PT中性点会出现很高的零序电压。一旦该电压超过消谐器的拐点电压，其电阻值会急剧下降（进入低阻状态），瞬间为谐振能量提供一个低阻抗的泄放通道。
（1）阻尼谐振：消耗谐振能量，破坏谐振条件。
（2）限制电压：将中性点电压钳制在一个较低的水平（通常设计在工频相电压以下），从而防止PT铁芯饱和，从根本上抑制谐振的产生。
（3）瞬态过后：电压恢复正常，消谐器自动恢复至高阻状态，等待下一次动作。
2.主要优点
（1）效果显著：能有效抑制工频、分频和高频多种铁磁谐振。
（2）不影响测量：正常运行时呈高阻，不改变PT原有一次系统接地方式，不影响测量精度和保护功能。
（3）无需维护：固态结构，无运动部件，性能稳定，寿命长。
（4）安装简便：通常是一个圆柱形或方形的绝缘壳体，串接在PT中性点接地线上即可。体积小，易于在现有设备上改造。
（5）快速自恢复：动作响应为毫秒级，故障消除后自动复位。
3.关键参数
拐点电压（启动电压）：通常设计为25-30V左右（工频有效值）。这个值需要高于系统正常运行时可能出现的最大不平衡零序电压，但又必须远低于可能引发PT饱和的危险电压。
通流容量：需要能承受并消散谐振产生的能量。
残压：动作后，在标称放电电流下其两端的残余电压。需要确保低于PT的绝缘耐受水平。
4.应用与注意事项
应用场合：主要用于中性点不接地的6kV、10kV、35kV系统，特别是那些曾经发生过PT烧毁、保险熔断或频繁报接地信号的变电站和用户站。
选型：必须根据系统电压、PT参数、对地电容电流等进行匹配选择。
安装：
确保消谐器可靠串接在PT中性点至接地网的连线中。
必须直接接地，其接地线不应串接任何断路器、刀闸或保险。接地线本身应足够粗且连接牢固。
安装后应测量PT的伏安特性，确保正常。
不能取代一次保险：消谐器用于抑制谐振，但PT故障时的短路大电流仍需由高压熔断器来切断。
微机消谐装置
电压互感器中性点用非线性电阻消谐器，是一种基于氧化锌非线性电阻技术的主动保护装置。它像是一个智能的“电压控制开关”：
系统正常时 —— “开关断开”（高阻状态），隐身不影响运行。
谐振发生时 —— “开关瞬间闭合”（低阻状态），强力泄能、钳压，消除谐振。
它是目前解决中性点不接地系统电磁式PT铁磁谐振问题最有效、最经济、最可靠的措施之一，在电力系统中得到了广泛的应用。
审核编辑 黄宇