免谐装置（主机+控制箱）

 一、电压互感器谐振依然是个热门话题说明现有技术都存在缺陷

当前，电压互感器谐振依然是常见的电力故障及事故，消谐依然是一个热门话题，这说明目前的消谐方法都有缺陷，都不能根除谐振，包括微机二次消谐器。

长期以来，电力系统谐振及谐振过电压严重威胁着电网的安全。特别是对中性点不接地系统，铁磁谐振所占的比例较大，随着电网的日益发展，中性点直接接地系统的铁磁谐振问题越来越严重，出现的概率也越来越大。

二、电压互感器需要“激发”才会发生谐振

陈慈萱的《过电压保护原理与运行技术》在铁磁谐振的7大性质中指出：只要“激发”才能发生谐振。

pt铁磁谐振的7大性质：

◆很大的范围内的c值都可能发生；

◆需要“激发”才能发生，如变压器突然合闸、故障等产生的“激励”；

◆c值太大时出现铁磁谐振的可能性将减少；小系统容易发生铁磁谐振；

◆过电压幅值一般不会很高，电流却很大；

◆谐振状态可能自保持；

◆电流引起电压“翻相”现象；

◆具有各次谐波谐振。

三、“激发”来源及能量

1、“激发”能量来源

在小电流接地系统中，除了电压互感器的中性点接地外，系统其它的中性点都不接地，系统状态改变时如故障、投切开关、雷击等等，由于系统只有电压互感器中性点接地，系统对地电容记忆的电荷只能通过电压互感器泄放“激发”电压互感器谐振，这种系统状态变化记忆元件如对地电容记忆的能量正是“激发”能量的来源。

在中性点直接接地的电网中，电网中性点电位已被固定，但高压断路器断口均压电容与电压互感器绕组电感形成的串联回路，在参数配合时，也有可能出现谐振过电压，即断路器断开时均匀电容记忆的电荷对电压互感器泄放“激发”谐振，断路器断开时均匀电容记忆的电荷的能量正是“激发”能量的来源。

2、系统对地电容记忆的能量很小但危害很大

系统对地电容储存的能量是很小的，例如10kv系统对地电容1微法，对应的电容电流5.4a多，一相记忆的Zui大峰值能量：

             == 33.333焦耳

三相对地储存的能量：

        = 33.333×1.5 = 50焦耳。

其中：= 1.5；

1瓦（w）= 1焦耳/秒(j/s)；1千瓦时（kwh）=360万焦耳（3600kj）

对地电容记忆的能量表(焦耳)

四、铁磁谐振发生的情况及消谐的方法

1、铁磁谐振的发生情况

◆ 运行线路长度发生变化时，系统对地电容电容与线路电阻发生改变，如空载线路投切操作、空母线充电、倒母线等，尤其是短母线进行倒母线时，极易产生对地电容引起的并联谐振。

◆ 系统运行状态突变，如线路瞬间接地、雷击、雷电感应等，特别是单相接地，极易产生串联谐振，在暂态激发条件下，tv铁芯饱和电感量处于非线性变化，且谐振往往发生在故障消失后。

◆ 系统直接投入的电容而引起谐振，如补偿电容器、并联电抗等的投入，断路器断口打开时的并联电容易产生并联谐振。

◆ 运行状态突变时，如拉合刀闸、跌落式熔断器动作等，线路分合会产生多次或分次谐波，从而使ω发生变化，可能引起并联或串联谐振。

2、当前消除铁磁谐振的方法

◆ 开口三角加灯泡，现在基本上不用了。优点：能够消除一部分谐振。缺点：1、灯丝容易断，正常时无法发现好坏；2、电阻阻值过大消谐效果差。

◆ 微机消谐器，是加灯泡的改进版，判断谐振时在开口三角投入一个小阻值的电阻或短接。优点：克服了灯泡的缺点，对高频、分频谐振有效。缺点：1、不能对与单相接地特征相同的工频谐振消谐；2、被动式，谐振后才实施消谐。

◆ 4tv结构，等于抬高tv饱和点2倍，谐振是减少了，但是一旦tv发生谐振过电压大致在相电压的5倍以上，系统是耐受不了这种过电压的，这种方法罕见使用。

◆ 在10kv及以下的母线上加装电容器组或用一段电缆代替架空线路以减少xc0，使xc0＜0.01xm。优点：降低了谐振的可能性。缺点：依然会发生谐振。

◆ 抗饱和铁芯电压互感器。优点：降低了谐振的可能性。缺点：1、依然会发生谐振；2、一旦谐振过电压很高，tv没有损坏，但其它设备却被击穿损坏。

◆ 10kv及以下互感器高压绕组中性点经rp·n≥0.06xm(容量大于600w)的电阻接地。电阻容易烧毁，现在极少用。

◆ 碳化硅一次消谐器。伪技术产品，不仅不能消谐，而且会给系统带来安全隐患。

五、微机消谐器的缺陷

微机消谐器是被动式的，电压互感器谐振后才采取措施。

在电压互感器开口三角投入电阻能够消除电压互感器谐振是一个公知的道理，为什么微机消谐器要判断谐振后才投入电阻呢？

没有掌握开口三角的电压-功率变化规律导致：

1、消谐电阻的阻值大小众说纷纭。

2、开口三角输出功率小于每相绕组功率时pt却烧坏了。

3、工频谐振与单相接地的特征相同时无法区分。

4、单相接地时投入不恰当阻值的消谐电阻导致pt烧毁。

故：微机消谐器只能在判断确认不是单相接地才实施消谐！

六、yxt免谐装置原理

在电压互感器开口三角投入电阻能够消除电压互感器谐振是一个公知的道理，消谐电阻越小消谐能力越好，但越易引起电压互感器绕组过载，过载使铁芯饱和引发新的谐振直至损坏电压互感器，所以现有技术采用短时间投入小阻值消谐电阻甚至短接开口三角的办法来消谐，以此防止长时间过载烧坏电压互感器。一方面，现有技术的消谐器是谐振后才采取措施，也就是被动式保护方式；另一方面，实际运行中，是单相接地还是电压互感器谐振在有些情况下难以判断，而当无法准确判断是谐振还是单相接地故障时，为了防止烧坏电压互感器消谐电阻就不投入，也就是不短接开口三角。在单相接地时，投入消谐电阻使开口三角中的绕组过载引起铁芯饱和产生新的电压互感器谐振，造成很多误区死区不能消谐，如单相接地引发的电压互感器谐振由于微机消谐器不投入消谐电阻，现有技术的微机消谐器就无能为力了。

1、单相接地情况下对于消谐电阻的自动跟踪调整

系统单相弧光接地故障时，一方面使开口三角有工频电压，很多谐振与单相接地故障特征一模一样，使微机消谐器对工频谐振无法判断而不能消谐；另一方面单相弧光接地持续间歇性的接地，反复冲击电压互感器又使电压互感器很容易谐振，此时现有技术的微机消谐器无法判断而不敢投入消谐电阻，直至发生事故。

如图1所示，以b相发生单相接地为例，uam、ubm、ucm为开口三角三相的相电压，ua、ub、uc为b相接地时开口三角三相对地二次电压， uo为中性点对地电压为开口三角电压u△的三分之一，θ为零序电压uo与b相相电压ubm的夹角，b相接地a相对地电压uaZui大， a相的视在功率Zui大，只要确保开口三角中a相绕组不过载其它两相就不会过载开口三角电压u△通过监测得到，在直角三角形△obg中：

                                  （1）

当θ﹤60o时，如图1所示，在三角形△oag中，oa和og为已知，oa与og的夹角为：

120o+θ，根据余弦定律，以ag的长度表征的ua即为：

                        （2）

当θ﹥60o时，如图2所示，在三角形△oag中，oa和og已知，oa与og的夹角为：

240o-θ，而240o-θ的余弦值等于120o+θ的余弦值，根据余弦定律，以ag的长度表征的ua与式（2）相同。

当θ=60o时，如图3所示，ua=50v，与通过式（2）计算的结果为相同。

令：r为消谐电阻，u△为开口三角电压，i为开口三角的电流，i= u△/r，s为开口三角每相绕组的额定功率，um为开口三角三相电压中Zui大相相电压。

由于常规电压互感器励磁特性是按照相额定电压的1.9倍设计，其1.9被称为电压互感器励磁特性电压倍数k，故过载能力很强可以达到其额定视在功率1.9倍也不会导致其因过载而铁芯饱和，对于抗饱和谐振的电压互感器这个倍数会更高如k=2.5，对于b相单相接地时的a相电压Zui大值um = ua，并有：

                     (3)

                    (4)

设umx为系统三相二次电压Zui大相相电压，即电压互感器的三相二次侧电压，则有：

                                               (5)

带入式(4)，有：

                                                 (6)

故有

                    (7)

因此，u△=100v时的电阻r100 为：

                                           (8)

对于a、c相单相接地可以类推。

2、三相不平衡的情况下对于消谐电阻的自动跟踪调整

    当三相不平衡时，系统中性点会漂移，开口三角会有工频电压，国家标准没有规定中性点漂移电压的具体值，但是运行上经验一般不超过15v。

陈慈萱的《过电压保护原理与运行技术》在讲述电压互感器谐振中指出：工频谐振谐振点不会落在线电压的三角形内，中性点距线电压Zui近的距离为相电压的二分之一，即：u0=（100/3）/2，那么对应开口三角电压u△= 3u0= 50v，也就是说开口三角电压u△小于50v的工频电压，不是电压互感器谐振引起的。

当开口三角电压小于u△≦15v时，对应达到Zui大相的相电压为

                                       (9)

因而，无故障时投入的消谐电阻ro为Zui小

                               （10）

3、相间短路的情况下对于消谐电阻的自动跟踪调整

两相短路、三相短路会被微机保护装置在700ms以内快速切除故障，无论开口三角设置什么阻值的电阻都不会在700ms以内引起电压互感器过载烧毁。

但是，Zui恶劣的两相异地经大电阻接地短路，虽然极少，可是因短路电流很小微机保护装置无法切除故障时会长时间存在，这种故障的特点是两相电压降低一相电压不变，没有任何一相升高，故式（7）、式(8)和式（10）都是按照大于相电压调整消谐电阻，显然，按本技术方法，这种恶劣的相间短路故障的发生不会使电压互感器过载，就是说对于使用本技术方法，相间短路故障不会影响自动跟踪调整消谐电阻的阻值的调整。

yxt免谐装置技术效果体现在：

1、让谐振成为历史，彻底根除了电压互感器谐振，确保系统安全运行；

2、实现主动消谐，不再被动地发生谐振后去判断，消谐电阻自动跟踪调整，消谐电阻全时段运行；

3、解决了系统三相不平衡时开口三角可控消谐电阻的如何调整问题；

4、解决了系统发生单相接地时可控消谐电阻的如何调整问题；

5、解决了系统相间短路时可控消谐电阻的如何调整问题；

6、解决了工频谐振误报单相接地的问题。