在中性点不接地的中压电网中，广泛使用的电磁式电压互感器（简称PT）其一次绕组接成星形，中性点接地。当出现某些异常事故时（如非同期合闸或接地故障消失后），其励磁阻抗与电网系统的对地电容形成非线性谐振回路，进一步可能造成工频、高频、低频谐振过电压，导致PT烧损或保险熔断事故的频繁发生。为此电力系统相关标准和规范对PT的保护提出了明确要求，如DL／T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》及国家电网公司十八项电网重大反事故措施等。但PT故障还是时有发主，特别随着电力电缆的大量使用，单相接地电容电流增加，PT故障呈上升趋势，成为电网安全运行的一大隐患。

1 PT故障形式

PT故障主要表现为2种形式。即一次绕组烧损和高压熔断器熔断。早期的研究都把PT故障归因于PT铁磁谐振，但仿真计算及试验室对PT进行谐振激发均证明谐振时的电流不能使高压熔断器熔断，单相接地故障恢复时的电容放电冲击涌流才是熔断器熔断的主要原因。

为了防止故障发生，近年来先后提出了很多防护方案。除了提高PT自身的性能参数，这些防护措施主要分为一次抗谐限流和二次消谐。一次抗谐限流主要有4PT法和非线性电阻法：二次消谐主要有开口三角电阻阻尼和直接短接2种方法。这些方法基于不同原理，各有所长，各具不可替代的作用，在电力系统中得到广泛应用，但在运行实践中也都暴露出各自的不是和问题，没能有效整合达成优势互补形成完整的解决方案［1］。

在对PT故障机理分析的基础上，综合各种原理的保护方案的优点，利用“PTK”技术将一次抗谐限流和二次消谐整合，避免了这些方案单独使用时的缺点，形成综合解决方案。理论分析、仿真、动模试验及电网实际应用均验证了这种综合解决方案的有效性。

2 PT故障原因分析

PT故障主要是由于单相接地故障导致熔丝熔断与高压绕组烧损两种类型。通过仿真、动态模拟试验及实践案例分析证明，单相接地故障对PT构成的危害并不发生在金属性稳定接地故障期间，而是取决于接地故障消失时的暂态过程走势。而暂态过程的走势分2种，1种是持续的铁磁谐振过电压；另1种是短暂的非线性超低频自由衰减振荡过程。一般情况下，铁磁谐振过电压可导致高压绕组烧损，后者可导致高压侧熔丝熔断［2］。

2.1 谐振过电压

由于中性点不接地，系统接地故障恢复导致系统参数发生变化产生励磁涌流，导致互感器铁心饱和引发铁磁谐振现象。弧光过电压、操作过电压等也会激发铁磁谐振导致互感器过载，造成PT熔丝熔断或者互感器烧毁。电容和铁心电感的等效伏安特性可以用串联谐振曲线表示，见图1。

  

图1 串联谐振曲线

在系统正常运行时：在谐振点B点前，系统成感性，UL＞UC。当电流增大。UC＞UL系统成容性：工作在B点容抗和感抗完全匹配，系统发生谐振时，忽略负载阻抗，电流将趋于无穷大。

在PT的一次中性点通过电阻（线性或非线性电阻）接地，能有效的起到阻尼和限流的作用，从保护效果来说，阻值越大越明显。但中性点电阻的引入会带来相电压和零序电压的测量误差，从这点来讲又希望这个阻值越小越好。因此中性点电阻的阻抗匹配有一定的要求，在满足阻尼谐振的前提下尽量取小阻值。由于碳化硅非线性电阻的伏安曲线可以调整到与PT伏安曲线相近，即保证了动态下的阻抗匹配，因此非线性电阻消谐成了比较理想的解决方案。

2.2 电容放电冲击涌流

中性点不接地系统中，PT高压侧绕组中性点接地将成为该电网对地唯一金属性通道。在接地故障消失时，在电网对地电容通过PT绕组的放电过渡过程中，流过PT的低频振荡电流达数10 A，电流可导致PT高压熔丝（一般配置为0.5 A）熔断。

为了防止和消除铁磁谐振而提出的抗谐振PT：在3只主电压互感器星形接线的中性点通过电压互感器的一次绕组接地，而不是直接接地。正常运行时中性点的电压偏移很小，故障时零序电压互感器抑制涌流，能有效的抑制系统的谐振过电压，见图2。

因此对非线性电阻方案，PT励磁特性的好坏、3只PT伏安特性的一致性、消谐器的电阻阻值的选择限制了此方案的应用。任何1个参数的偏移均会导致PT的2次侧的电压不平衡输出，影响测量和保护的正常运行［6］。

3 PT故障防护方案

造成PT故障的主要原因是铁磁谐振和电容放电冲击涌流。对于铁磁谐振的防治，以往的研究提出了很多有效的防治措施。防治铁磁谐振的同时抑制电容放电冲击涌流，是必须解决的问题。

当3个PT的参数完全一致时仍然有一定量的3次谐波电流流过中性点，在电阻上形成3次谐波电压。若3个PT的参数有一定差异，PT中性点上的电阻上将会产生一定量的工频3次谐波的电压叠加。当通过相同的不平衡励磁电流时，消谐器的电阻越大，中性点的偏移就越大，2次侧的三相不平衡越明显。系统不平衡导致中性点电位严重偏移时，运行中的非线性电阻可能会出现损坏。

3.1 4PT方法

为了避免伪回归，建立VAR和面板数据模型前，需用单位根检验方法对数据进行平稳性检验［17］。本文采用相同单位根假设的LLC方法和不同单位根假设下的IPS、ADF-Fisher方法对面板数据进行单位根检验，如果3种检验都通过，则认为数据是平稳的。在Eviews8.0的辅助下对面板数据进行单位根检验，各个变量的检验结果与平稳性判定如表2所示。表2的结果显示，4个变量的检验结果的P值都小于0.1，都通过了3种单位根检验，故4个变量序列都为平稳序列，且均为 I（0）序列。

  

图2 抗谐振PT

4PT这种解决方案存在的主要问题是电网单相接地的同时伴随着低频振荡，由于频率降低导致PT4的阻抗下降。而一次PT的零序电压升高开口环流增大（一次开口零序短路能有效抑制2次谐波），严重导致PT烧毁。随着电网对地电容的不断增大，抗谐振PT故障呈上升趋势。4PT法的缺点是体积庞大，成本较高［4，5］。

3.2 碳化硅非线性电阻方法

铁磁谐振过程中，由于电流并不大且高压熔丝散热条件相对较好而不会熔断，但持续的过励磁电流使散热条件相对较差的高压绕组的温度迅速上升，导致PT热稳定破坏，进而引起绕组烧损。

该类并联方案消谐原理的主要弊端在于开口三角短路或大电流时，不能长时间处于消谐运行状态，否则会烧坏互感器。但大部分谐振一旦发生，要有效消除谐振的时间较长。

生态移民问题几乎在世界上任何一个国家都存在，如何实现“移得出、稳得住、有发展、能致富”是全世界共同的课题。

设脉压雷达回波信号为s(t)，信号分段后的各分段长度为等长τ，各分段上的相位调制值分别为φ1,φ2,φ3,…,φp,相位调制过程中，相位调制值为φ1的信号分段数为n1,所有信号分段起止时刻分别为t1si和t1ei，其余信号分段的起止时刻同理可得。

当系统发生单相接地故障时，在故障消失过程中，由于接地点的断开，电荷释放通道被断开。而中性点不接地系统的中性点成为电荷释放的唯一通道，PT一次侧流过较大冲击电流导致PT严重饱和形成低频震荡和涌流，从而使熔丝烧毁严重时导致PT烧毁［3］。

3.3 PT开口三角阻尼电阻、可控硅并联方案

在水库控制断面上游处，河道顺直匀整的河段，设立水文站基本站。设立水文站后，可以观测水位、流量、泥沙、降水、蒸发、地下水、水温、冰情、水化学等水文要素的变化，为水库提供可靠的水文资料。

这时候，李叔和看到付玉掏出卫生纸擦眼睛，付玉的眼有些红，她哭了，她给老田生过孩子。这一瞬间，他发现付玉老了许多。她这一辈子图个啥？

4 综合解决方案

非线性电阻一次消谐限流是一种比较理想的方案，抗谐振的同时又可有效抑制电容冲击放电涌流。其主要缺点可以通过PTK技术来解决。

锚杆的长度取决于地下洞室的跨度和边墙的高度，在一定程度上取决于岩体质量。推荐的锚杆长度在支护图的右侧给出，应用前需要进行评估。在不利节理条件下，锚杆长度应比推荐值更长，而当Q值减小时锚杆长度也需加长。

4.1 PTK技术

在PT的中性点使用碳化硅非线性电阻和开关并联接地。系统正常运行时开关继电器K闭合，相当于PT中性点直接接地，可完全抑制系统的测量电压偏移，系统的测量、保护电压正确性。当系统发生谐振或者单相接地故障时K打开将SiC投入，有效抑制系统的谐振和冲击涌流，接地故障恢复后K延时闭合系统恢复正常。系统正常运行时SiC抗谐电阻不工作，完全消除了自身故障的问题，PTK技术原理见图3。

  

图3 PTK技术原理

4.2 实际解决方案

采用PTK一次消谐限流和可控硅二次消谐相结合的方法能快速有效的抑制系统的各种PT故障（系统谐振、PT涌流、低频谐振等）。PT发生铁磁谐振时，中性点产生位移，三相电压不对称，高压侧绕组流过零序电流，开口三角将感应到零序电压，通过微机控制PTK的开关导通触发导通可控硅，形成有效零序电流流通通道。这个零序电流将对高压绕组中的零序电流所建立的磁通起到去磁作用。二次零序电流接近PT二次绕组短路电流，去磁效果较好，600 ms内二次消谐的动作能消除谐振则退出，返回正常运行。否则打开PTK的开关通过碳化硅电阻（SiC）抑制谐振，等待系统运行正常自动复归，综合解决方案见图4。

  

图4 综合解决方案

5 结束语

目前的PT故障保护方案包括4PT法、碳化硅非线性电阻法、微机消谐方法等均有一定的保护效果但都有各自的设计缺陷。通过优化的设计方法PTK和可控硅组合的智能抗谐控制综合方案能有效防护PT故障并能完全规避了现有设计方案的缺陷。实际运行结果完全验证了这一综合解决方案的有效性。

参考文献：

［1］郭洁.有串联间隙金属氧化物避雷器动作负载特性的研究［J］.电磁避雷器，2001（1）：19-21.

［2］徐颖，徐士珩.交流电力系统过电压保护及绝缘配合［M］.北京：中国电力出版社，2006：43-45.

［3］李世富.电压互感器的谐振过电压［J］.冶金动力，2007（3）：53-56.

［4］董俊贤，熊超，贺素群.小电流接地系统抗谐振式电压互感器的运行［J］.云南电力技术，2012，40（1）：64-67.

［5］艾建红，康定增.组合式过电压保护器的发展动态［J］.电力设备，2012，15（10）：16-19.

［6］易成星，杨伟，朱文艳.电压互感器铁磁谐振过电压的研究［J］.电工电气，2013（5）:20-23.