電壓互感器中性點用非線性電阻消諧器
一、核心問題：鐵磁諧振
要理解這個消諧器的作用，首先要明白它要解決的問題——電磁式電壓互感器（PT）引起的鐵磁諧振過電壓。
1.系統(tǒng)背景：在中性點不直接接地的配電網(wǎng)（如我國的10kV、35kV系統(tǒng)）中，母線上通常接有用于測量和保護用的電磁式PT。其一次繞組接在相線與地之間，中性點直接接地。
2.誘發(fā)條件：當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障突然消失、斷路器合閘三相不同期或雷擊等情況時，會造成系統(tǒng)瞬時對地電容的充放電，產(chǎn)生一個幅值很高的暫態(tài)沖擊電流。
3.諧振產(chǎn)生：這個暫態(tài)電流會流過PT的一次繞組，可能導致PT鐵芯瞬時飽和。PT的電感量（非線性，隨飽和急劇下降）與系統(tǒng)的對地電容可能構(gòu)成一個特殊的諧振回路，在一定條件下激發(fā)起鐵磁諧振。諧振頻率可能是工頻（50Hz），也可能是分頻（如25Hz）或高頻。
4.嚴重后果：
產(chǎn)生極高的過電壓：可達額定相電壓的3倍以上，危及設(shè)備絕緣。
產(chǎn)生大電流：導致PT繞組嚴重過熱，甚至燒毀。
熔絲熔斷：PT高壓保險絲頻繁熔斷，影響測量和保護的準確性。
虛假接地信號：可能使絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出錯誤的“接地”信號。
二、傳統(tǒng)與新型解決方案
1.傳統(tǒng)方法：
開口三角繞組接阻尼電阻：在PT的開口三角繞組（零序電壓繞組）兩端接一個電阻。諧振時，零序電壓升高，電阻起到阻尼作用。但該方法對分頻諧振效果不佳，且電阻長期接入會影響正常工況下的測量精度。
4PT法：增加一臺PT，改變接線方式以破壞諧振條件。成本高，占地大。
2.現(xiàn)代主流方案：中性點用非線性電阻消諧器
安裝位置：直接安裝在電壓互感器一次繞組的中性點與地之間。
核心原理：利用非線性電阻材料（目前主流為氧化鋅ZnO）的特性。

一次消諧器

三、非線性電阻消諧器詳解
1.工作原理
氧化鋅電阻片具有非常優(yōu)異的非線性伏安特性：
正常運行時：系統(tǒng)三相平衡，PT中性點對地電壓（零序電壓）很小，通常<幾伏。此時消諧器兩端的電壓遠低于其拐點電壓，電阻值極高（可達兆歐級），流過的泄漏電流極?。ㄎ布墸?。它對PT的測量精度、系統(tǒng)絕緣監(jiān)測沒有任何影響。
當發(fā)生鐵磁諧振時：PT中性點會出現(xiàn)很高的零序電壓。一旦該電壓超過消諧器的拐點電壓，其電阻值會急劇下降（進入低阻狀態(tài)），瞬間為諧振能量提供一個低阻抗的泄放通道。
（1）阻尼諧振：消耗諧振能量，破壞諧振條件。
（2）限制電壓：將中性點電壓鉗制在一個較低的水平（通常設(shè)計在工頻相電壓以下），從而防止PT鐵芯飽和，從根本上抑制諧振的產(chǎn)生。
（3）瞬態(tài)過后：電壓恢復(fù)正常，消諧器自動恢復(fù)至高阻狀態(tài)，等待下一次動作。
2.主要優(yōu)點
（1）效果顯著：能有效抑制工頻、分頻和高頻多種鐵磁諧振。
（2）不影響測量：正常運行時呈高阻，不改變PT原有一次系統(tǒng)接地方式，不影響測量精度和保護功能。
（3）無需維護：固態(tài)結(jié)構(gòu)，無運動部件，性能穩(wěn)定，壽命長。
（4）安裝簡便：通常是一個圓柱形或方形的絕緣殼體，串接在PT中性點接地線上即可。體積小，易于在現(xiàn)有設(shè)備上改造。
（5）快速自恢復(fù)：動作響應(yīng)為毫秒級，故障消除后自動復(fù)位。
3.關(guān)鍵參數(shù)
拐點電壓（啟動電壓）：通常設(shè)計為25-30V左右（工頻有效值）。這個值需要高于系統(tǒng)正常運行時可能出現(xiàn)的最大不平衡零序電壓，但又必須遠低于可能引發(fā)PT飽和的危險電壓。
通流容量：需要能承受并消散諧振產(chǎn)生的能量。
殘壓：動作后，在標稱放電電流下其兩端的殘余電壓。需要確保低于PT的絕緣耐受水平。
4.應(yīng)用與注意事項
應(yīng)用場合：主要用于中性點不接地的6kV、10kV、35kV系統(tǒng)，特別是那些曾經(jīng)發(fā)生過PT燒毀、保險熔斷或頻繁報接地信號的變電站和用戶站。
選型：必須根據(jù)系統(tǒng)電壓、PT參數(shù)、對地電容電流等進行匹配選擇。
安裝：
確保消諧器可靠串接在PT中性點至接地網(wǎng)的連線中。
必須直接接地，其接地線不應(yīng)串接任何斷路器、刀閘或保險。接地線本身應(yīng)足夠粗且連接牢固。
安裝后應(yīng)測量PT的伏安特性，確保正常。
不能取代一次保險：消諧器用于抑制諧振，但PT故障時的短路大電流仍需由高壓熔斷器來切斷。

微機消諧裝置

電壓互感器中性點用非線性電阻消諧器，是一種基于氧化鋅非線性電阻技術(shù)的主動保護裝置。它像是一個智能的“電壓控制開關(guān)”：
系統(tǒng)正常時 —— “開關(guān)斷開”（高阻狀態(tài)），隱身不影響運行。
諧振發(fā)生時 —— “開關(guān)瞬間閉合”（低阻狀態(tài)），強力泄能、鉗壓，消除諧振。
它是目前解決中性點不接地系統(tǒng)電磁式PT鐵磁諧振問題最有效、最經(jīng)濟、最可靠的措施之一，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

審核編輯 黃宇