本實(shí)用新型涉及電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相消諧式電壓互感器。

背景技術(shù)：

我國(guó)10-35kv電網(wǎng)的絕緣系統(tǒng)均為中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。在中性點(diǎn)對(duì)地絕緣的電力系統(tǒng)中，為了監(jiān)視線路的絕緣情況，如圖1所示，采用三臺(tái)星形聯(lián)結(jié)的接地式電壓互感器，其中性點(diǎn)直接接地，圖1中：C_A、C_B、C_C為三相對(duì)地等效電容；A、B、C三相電感為L(zhǎng)_A、L_B、L_C，對(duì)應(yīng)電抗為X_mA、X_mB、X_mC，在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，X_mA≈X_mB≈X_mC，C_A≈C_B≈C_C，中性點(diǎn)電壓為零。當(dāng)任何一相母線發(fā)生單項(xiàng)完全接地事故時(shí)，其故障相對(duì)地的電壓為0V，而非故障相的相電壓上升到線電壓，即提高了倍，借助電壓互感器二次繞組測(cè)量每相電壓的3塊電壓表就可以方便地監(jiān)視到哪一相絕緣出了問(wèn)題。然而母線對(duì)地電容C_A、C_B、C_C存在，該電容與電壓互感器的一次繞組形成并聯(lián)電路，并且互感器是典型的非線性鐵磁元件，當(dāng)發(fā)生某些激發(fā)，如空投母線或短線路合閘、單相弧光接地的產(chǎn)生與消失、電壓的突然升高等，很可能造成某兩相電壓互感器電壓發(fā)生變化。又由于PT是Y₀/Y₀接線且為中性點(diǎn)對(duì)稱接地，加上接地電容也是中性點(diǎn)對(duì)稱接地，三相中有兩相電壓發(fā)生變化，PT中性點(diǎn)位移將產(chǎn)生零序電流和零序電壓，不大的零序電流在非故障相電壓互感器中產(chǎn)生足夠大的零序磁通使鐵心飽和，這樣非線性鐵磁元件的感抗X_L降低，某一時(shí)刻，當(dāng)線路中感抗等于容抗(X_L＝X_C)時(shí)，將產(chǎn)生鐵磁諧振。

為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行絕緣接地監(jiān)視，系統(tǒng)中普遍使用接地電壓互感器，現(xiàn)在絕大多數(shù)采用三臺(tái)單相電壓互感器接成三相組的方式。這些電壓互感器都是電磁式的，為非線性電感元件，與電網(wǎng)導(dǎo)線對(duì)地電容并聯(lián)形成鐵磁諧振回路，在一定的激發(fā)條件下產(chǎn)生諧振，并產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，這種鐵磁諧振引發(fā)的電壓互感器燒壞和電網(wǎng)停電事故是較常見(jiàn)的。

長(zhǎng)期以來(lái)，電力系統(tǒng)對(duì)此進(jìn)行了很多的試驗(yàn)研究，也采取了一系列的消諧措施，并付諸實(shí)施。主要的消諧措施有：(1)改善電壓互感器的勵(lì)磁特性：要徹底解決鐵磁諧振問(wèn)題，最根本的是選用勵(lì)磁伏安特性好的電壓互感器，在一般過(guò)電壓水平下電壓互感器鐵心不足以進(jìn)入其深度飽和區(qū)，因而與線路參數(shù)構(gòu)不成產(chǎn)生諧振的匹配參數(shù)。(2)減少同一網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)電壓互感器臺(tái)數(shù)：同一電網(wǎng)中，并聯(lián)運(yùn)行的電壓互感器臺(tái)數(shù)越多，總的伏安特性會(huì)變得越差，總體等值感抗也越小，如果電網(wǎng)中電容電流較大，則容易發(fā)生鐵磁諧振。所以應(yīng)盡量減少同系統(tǒng)中的電壓互感器的投運(yùn)臺(tái)數(shù)。(3)在10kV母線每相對(duì)地加裝電容器：當(dāng)系統(tǒng)中X_C/X_L≤0.01時(shí)，不容易發(fā)生鐵磁諧振。因此在10kV以下的小變電所可加裝中性點(diǎn)接地的電容器組或選用可靠的電纜來(lái)代替一段出線架空母線。對(duì)大變電所連接有多臺(tái)電壓互感器的情況，因需要增裝的電容量較大，不宜采用加裝電容器的方法。(4)在系統(tǒng)中電壓互感器中性點(diǎn)處安裝消諧器或串接電阻接地：當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，由于消諧裝置上出現(xiàn)較高的電壓而使消諧器導(dǎo)通，因而能起到消耗能量、阻尼和抑制其電流的作用，并降低了電壓互感器上的電壓，這樣也就改善了電壓互感器的伏安特性。但是電阻應(yīng)選得很大。然而電阻太大時(shí)，又使單相接地時(shí)開(kāi)口三角電壓降低，對(duì)保護(hù)的正確動(dòng)作有一定影響。因此應(yīng)選擇比較合理的電阻，而且以非線性電阻為宜，正常時(shí)阻值較大，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)在高電壓作用下阻值下降，即能起到消耗能量、阻尼等作用，又不影響開(kāi)口三角保護(hù)功能的可靠性。這種方式一般在10kV及以下的系統(tǒng)中經(jīng)常采用。(5)在電壓互感器的開(kāi)口三角處裝設(shè)消諧裝置或電阻：在電壓互感器的開(kāi)口三角處裝設(shè)消諧裝置或電阻，能起到阻尼、消諧、抑制諧振的作用，同時(shí)還能起到限制電壓互感器中電流的作用，減小每相電壓互感器的電流而改善伏安特性。(6)高壓側(cè)中性點(diǎn)串接單相電壓互感器：在電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)串接單相電壓互感器(即零序電壓互感器)。

上述措施在實(shí)踐中對(duì)抑制諧振都各有一定的效果。不過(guò)，在中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中采用的消諧措施大多為被動(dòng)的消諧，即諧振產(chǎn)生以后消諧裝置才起作用。如果一旦消諧措施出現(xiàn)故障，諧振不能被有效的消除，其危害仍然存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)通過(guò)提供一種三相消諧式電壓互感器，以解決中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中鐵磁諧振的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種三相消諧式電壓互感器，包括一次繞組、二次繞組、鐵心和絕緣，其中，所述一次繞組A、B、C出線端分別與高壓電網(wǎng)對(duì)應(yīng)相線連接，一次繞組A和一次繞組C的星形結(jié)線中性點(diǎn)與一次繞組B的首端連接，一次繞組B的末端直接接地，所述二次繞組分為三組繞組，其中，二次計(jì)量繞組的出線端子a1與b1之間接電度表wh，出線端子b1與c1之間接電度表wh，二次測(cè)量繞組的出線端子a2、b2、c2、n連接相線間電壓表V，剩余繞組為開(kāi)口三角接線，其出線端子為da與dn。

該實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)電磁式電壓互感器一般采用3臺(tái)星形聯(lián)結(jié)的接地電壓互感器，其中性點(diǎn)直接接地的做法，而是只有繞組B的一端N端接地，且只有B-N繞組能夠提供零序電流的通道，破壞了零序電流產(chǎn)生的條件，經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)踐證明這種獨(dú)特的接線設(shè)計(jì)成功解決了中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中鐵磁諧振的問(wèn)題。

進(jìn)一步地，繞組AB和繞組BC在線電壓工作，繞組B0在相電壓工作，其相電壓為：其中，為B0間相電壓，為A0間相電壓，為AB間線電壓，為C0間相電壓，為BC間線電壓。

進(jìn)一步地，該三相消諧式電壓互感器為環(huán)氧樹(shù)脂澆注成型，屬于免維修產(chǎn)品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，具有的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)是：

1)該實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)互感器對(duì)稱中性點(diǎn)接地的接線形式，只有B-N繞組能夠提供零序電流的通道，破壞了分頻諧振的條件，消除了分頻諧振和其它諧振，因此，該系統(tǒng)的任何操作都不會(huì)引發(fā)諧振。

2)在系統(tǒng)發(fā)生單相接地，其相對(duì)地感抗X_L不會(huì)減小，不會(huì)引起鐵心磁化飽和或諧振，也就不會(huì)損壞電壓互感器。執(zhí)行GB20840.3-2013標(biāo)準(zhǔn)，滿足10kV絕緣系統(tǒng)使用條件，在系統(tǒng)運(yùn)行中各種擾動(dòng)因素條件下也不會(huì)發(fā)生諧振。對(duì)污閃接地故障，有獨(dú)到的自恢復(fù)能力。

3)試驗(yàn)和實(shí)踐已證明該電壓互感器與系統(tǒng)接地電容大小無(wú)關(guān)，可以對(duì)接地電容電流任意補(bǔ)償。

綜上，該三相消諧式電壓互感器既能滿足正常的使用功能，又能消除傳統(tǒng)電壓互感器給系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行創(chuàng)造了一個(gè)強(qiáng)有力的支撐點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)電磁式電壓互感器等效電路圖；

圖2為本實(shí)用新型的一次繞組接線原理圖；

圖3為本實(shí)用新型的二次計(jì)量繞組接線原理圖；

圖4為本實(shí)用新型的二次測(cè)量繞組接線原理圖；

圖5為本實(shí)用新型的剩余繞組接線原理圖；

圖6為本實(shí)用新型的接線電路圖；

圖7為本實(shí)用新型的電壓向量圖；

圖8為本實(shí)用新型的三相相電壓等值向量圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種三相消諧式電壓互感器，以解決中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中鐵磁諧振的技術(shù)問(wèn)題。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及具體的實(shí)施方式，對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

一種三相消諧式電壓互感器，包括一次繞組、二次繞組、鐵心和絕緣，其中，所述一次繞組A、B、C出線端分別與高壓電網(wǎng)對(duì)應(yīng)相線連接，如圖2所示，一次繞組A和一次繞組C的星形結(jié)線中性點(diǎn)與一次繞組B的首端連接，一次繞組B的末端直接接地，所述二次繞組分為三組繞組，其中，如圖3所示，二次計(jì)量繞組的出線端子a1與b1之間接電度表wh，出線端子b1與c1之間接電度表wh，如圖4所示，二次測(cè)量繞組的出線端子a2、b2、c2、n連接相線間電壓表V，如圖5所示，剩余繞組為開(kāi)口三角接線，其出線端子為da與dn。圖6所示為本實(shí)用新型的接線電路圖。

該實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)電磁式電壓互感器一般采用3臺(tái)星形聯(lián)結(jié)的接地電壓互感器，其中性點(diǎn)直接接地的做法，而是只有繞組B的一端N端接地，只有B-N繞組能夠提供零序電流的通道，破壞了零序電流產(chǎn)生的條件，經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)踐證明這種獨(dú)特的接線設(shè)計(jì)成功解決了中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中鐵磁諧振的問(wèn)題。

AB繞組和CB繞組接相間電壓(即線電壓)，供計(jì)量和測(cè)量用。其阻抗和系統(tǒng)阻抗成并聯(lián)關(guān)系，且繞組阻抗＞＞系統(tǒng)阻抗，繞組伏安特性起始的飽和電壓大于2倍的線電壓，一般過(guò)電壓水平下該電壓互感器鐵心不足以進(jìn)入其深度飽和區(qū)，過(guò)載能力強(qiáng)。另外，A相或C相發(fā)生單相接地時(shí)，接地繞組的感抗X_L不會(huì)減小，鐵心不會(huì)飽和或引起諧振。

本實(shí)用新型的三相消諧式電壓互感器，在整體結(jié)構(gòu)上采用三只單相電壓互感器通過(guò)特殊接線(即：取消中性點(diǎn)直接接地的做法，而是只有繞組B的一端N端接地)組合為一體以消除鐵磁諧振。每只單相電壓互感器內(nèi)部鐵心采用矩形整體鐵心，這樣一方面便于制造，節(jié)約工時(shí)，另一方面減小了激磁電流，減小了激磁電流空載損耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減小誤差；一次繞組設(shè)計(jì)有內(nèi)外屏蔽層，提高局部放電水平及改善電壓梯度；繞組繞制方面采用CPU控制的全自動(dòng)繞線機(jī)設(shè)備，可以提高工效及產(chǎn)品質(zhì)量。

進(jìn)一步地，圖7所示為本實(shí)用新型的電壓向量圖，繞組AB和繞組BC在線電壓工作，繞組B0在相電壓工作，其相電壓為：其中，為B0間相電壓，為A0間相電壓，為AB間線電壓，為C0間相電壓，為BC間線電壓。

圖8所示為本實(shí)用新型的三相相電壓等值向量圖，與傳統(tǒng)壓變接線組一樣，對(duì)保護(hù)、絕緣監(jiān)測(cè)功能也是一樣的。

進(jìn)一步地，該三相消諧式電壓互感器為環(huán)氧樹(shù)脂澆注成型，屬于免維修產(chǎn)品。

本申請(qǐng)的上述實(shí)施例中，通過(guò)提供一種三相消諧式電壓互感器，包括一次繞組、二次繞組、鐵心和絕緣，其中，所述一次繞組A、B、C出線端分別與高壓電網(wǎng)對(duì)應(yīng)相線連接，一次繞組A和一次繞組C的星形結(jié)線中性點(diǎn)與一次繞組B的首端連接，一次繞組B的末端接地，所述二次繞組分為三組繞組，其中，二次計(jì)量繞組的出線端子a1與b1之間接電度表wh，出線端子b1與c1之間接電度表wh，二次測(cè)量繞組的出線端子a2、b2、c2、n連接相線間電壓表V，剩余繞組為開(kāi)口三角接線，該實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)對(duì)稱中性點(diǎn)接地，只有B-N繞組能夠提供零序電流的通道，破壞了零序電流產(chǎn)生的條件，簡(jiǎn)單有效地解決了中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中鐵磁諧振的問(wèn)題。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改性、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。