在中性点不接地的配电网中,母线上普遍装设Y0接线的电磁式电压互感器(PT)。由于系统中性点不接地,PT一次高压绕组的中性点接地便成为三相对地唯一的金属通道,也就是能量释放通道。当线路发生单相接地、系统运行方式突然改变、电气设备投切、负荷出现较大波动或三相负荷不平衡时,激励能量通过PT一次中性点释放,导致三相互感器铁芯饱和、励磁电感下降;当感抗与线路对地电容的容抗接近相等,谐振回路随即形成,激发出铁磁谐振过电压。
这类过电压在配电网内部过电压中出现频率高、造成事故多。现场统计显示,PT保险熔断是电压互感器最常见的故障形态,其中约90%由系统故障产生的涌流或激发的铁磁谐振引起。危害主要体现在两方面:一是谐振过电压可达3—5倍相电压甚至更高,电网中绝缘薄弱环节容易放电击穿,并在过电压作用下发展为第二点接地,进而形成相间短路,造成设备损坏与停电;二是谐振时PT一次励磁电流急剧增大,直接熔断高压熔丝,若电流未达熔断值却长期超过额定电流,PT在过电流状态下持续运行,最终导致绕组烧损。
从机理上看,中性点位移过电压与PT的伏安特性密切相关,励磁特性越差越容易被激发。电磁式电压互感器存在铁芯,其励磁特性曲线上存在明显拐点:励磁电流增加而激励电压增幅很小甚至不变,即进入饱和区。国家电网公司十八项反措(修订版)对此有明确要求:新投运的电压互感器交接时必须测量励磁特性,饱和度不小于1.9倍;已投运的电压互感器饱和度不大于1.5倍时应争取更换,饱和度不大于1.9倍时可通过安装相应消谐装置减少或抑制谐振过电压。这为治理路径提供了清晰依据——先测特性、再定方案,而不是简单加装装置了事。
一点实践体会:铁磁谐振治理不能只盯装置选型。运维中还需关注开口三角U0、U0*是否接反,二次侧是否存在过载或短路,是否用导线替代二次保险,以及长时间间歇性弧光接地带来的累积性伤害。故障处理或更换保险后,同步开展绝缘测试、直阻测量与励磁特性试验,往往比事后抢修更能减少损失。测试、监测与治理形成闭环,才是抑制谐振过电压的可行路径。