小电流接地系统母线电压互感器的接线变迁

0 前言

10KV电力系统是小电流接地系统，当系统中发生单相接地时，不会产生很大的短路电流。为了不造成对外停电，所以允许带接地运行一段时间，但是为了防止其他两相对地电压升高以及容易产生的铁磁谐振过电压而导致电压互感器或其他设备损坏，因此必须尽快找到接地点并消除接地。在系统正常运行或发生故障时，为了满足对母线和馈线的测量，计量以及保护装置的电压采样需求，10KV母线上必须装设能够正确反映母线电压的电压互感器。随着电力技术的进步和设备的更新，电压互感器的接线在满足二次测控保护装置的要求及防止发生铁磁谐振事故的情况下，其接线方式不断地发生了一些改变。

1 前期的三台单相电压互感器或三相五柱式电压互感器接线方式

三台单相电压互感器或三相五柱式电压互感器接线方式如图1a。相应的相量图如图1b所示。

这种电压互感器一次绕组和主二次绕组接成星形，其中性点直接接地，辅助二次绕组接成有零序电压输出的开口三角形。在中性点非直接接地的电力网中，这种接线方式的电压互感器二次电压回路可以为继电保护和测量仪表提供线电压和相电压;而需要输入零序电压的接地保护及信号等装置，则接入开口三角形输出两端。当电网绝缘良好正常运行时，一，二次电压回路的三相电压均是对称的，并互差120度，开口三角形两端输出为三相电压的矢量和，即为零。

在系统发生单相接地时，一，二次电压回路的电压相量关系就发生了变化。假如C相接地，则它们原来的对称关系被破坏，此时本相一次绕组电压为零，A，B相一次绕组的电压上升为线电压，则二次A，B相的电压也升高√3倍，而开口三角形两端电压为三倍U0电压(100V)，所以此种接线的电压互感器开口三角形不能采用短接的方式以消除铁磁谐振。否则将烧毁电压互感器。采用此种接线的电压互感器可以采用在开口三角形绕组两端接入防谐振装置或一白炽灯以减少谐振。其相量关系如图1c所示。

10KV系统还常采用三相三柱式电压互感器的星形接线方式。必须指出此种接线方式的一次绕组中性点不允许直接接地。因为当系统发生单相接地时，由于零序磁通没有通路而使电压互感器会发热烧毁。所以当系统发生单相接地时，二次电压回路的电压仍然为对称的相电压，不能反映系统单相接地时一次回路电压的升高，即不能接供绝缘检查电压表，无法检查电网的绝缘状况。

2 三相四元件的分体式防谐振电压互感器的接线方式

分布极为广泛的10 KV电力系统常常因为单相接地时而发生铁磁谐振。为了减少或杜绝铁磁谐振，随后，我市系统内广泛采用了分体式防谐振电压互感器的接线方式，如图2a，即采用在三相一次绕组中性点与地之间增加一零序电压互感器的四元件接线，其接地时的相量如图2b。三只接于相电压的互感器按常用的互感器选取，其中剩余绕组电压为0.1/3KV，三个剩余绕组接成闭合三角形以消除三次谐波和吸收谐振能量而消除谐振。中性点电压互感器变比为10/√3/0.1/√3/0.1KV。0.1KV绕组引出零序电压.

其正常运行和接地时的相量如图2b。正常运行时，母线电压互感器一次绕组中性点N电压为零，与地同一电位，三相一次绕组均承受相电压，零序电压互感器一，二次绕组电压均为零。所以二次各相电压均为相电压，并互差120度，其相量按对称星形排列，开口三角形为互差120度的三相电压矢量和，所以无电压输出。假如C相接地，由图中接线和极性可以看出：C相电压互感器YHC与零序电压互感器YHN是一并联关系。如各相电压互感器的阻抗很大很大(理想情况)，则可以认为各相电压互感器仍然承受对称的相电压。二次绕组A，B，C相的电压与零序电压互感器的电压补偿绕组YHn二次电压相加，其中A，B相对地电压分别升高√3倍，C相电压为零，三相母线绝缘监察表计的测值能正确反映一次系统电压状况。而开口三角形两端电压为零，所以往往采用将其两端短接来消除铁磁谐振。

而实际情况并非完全如此，各相电压互感器的阻抗并不是很大的理想情况，在一次线路发生接地后，中性点N发生位移，其相量见图2b。如各相电压互感器和零序电压互感器阻抗相同，则C相电压互感器和零序电压互感器一次绕组电压约为0.75倍额定相电压，A，B相互感器绕组的电压上升为1.15倍相电压，仍远低于未安装零序电压互感器时的√3倍相电压,电压互感器的铁芯不易达到饱和状态，其感抗也减少不多，有效地防止了铁磁谐振的发生。而二次A，B，C相对地N600的电压分别为本相电压与零序YHn二次电压相量相加，其中A，B相电压升高√3倍，C相电压为零，能够正确反映单相接地时相电压的变化情况。要注意的是：开口三角形两端是有电压的，不短接时两端电压约为25V，所以此种接线的电压互感器将开口三角形采用直接短接的方式以消除铁磁谐振，较长时间在系统接地运行时，仍然有可能使二次辅助绕组长时间流过大电流而烧毁。为了安全可靠，不烧毁设备，建议仍然采用在开口三角形绕组两端接入防谐振装置或一白炽灯以减少谐振。