[电压互感器接地回路断开引起虚幻接地的分析]电压互感器是什么

　　摘要:10千伏中性点不接地系统中，多种情况可引起虚幻接地现象，本文就一种比较罕见的电磁式电压互感器一次侧中性点接地回路断开后，接地保护发信的虚幻接地现象进行分析，阐述了该接地电压产生的原因，并在实际中进行了验证，最后对这种现象给出了判断和处理的方法以及改进的建议。
　　关键词:电压互感器 中性点不接地系统 虚幻接地
　　
　　1、引言
　　在10千伏中性点不接地系统中，处理一起单相接地故障时，当将搜寻到的故障设备隔离后，接地保护仍然显示系统中存在接地电压3V0（33伏），经反复检查，系统设备均无异常，而当合上电压互感器中性点接地闸刀后（处理故障时拉开），系统电压恢复正常，接地电压消失，说明正是该接地闸刀的拉开，引起了此次虚幻接地现象。
　　2、理论分析
　　10千伏电磁式电压互感器普遍采用三台完全相同的单相电压互感器按照三相连接方式连接而成，原、副边均接成星形，第三个线圈接成开口三角形，用以测量零序电压3V0，其三个铁芯独立，三相磁路互不关联。其正常运行状态接近一台空载的小变压器，励磁电流Im产生磁势Fm，Fm在铁芯中产生磁通Φ。Φ的波形由Im的波形决定，而磁通变化则决定了电压互感器的二次侧电势Ep，当Φ为正弦时，Ep为相位上滞后Φ90度的正弦函数，见式1。
　　 (1)
　　其中为主磁通的最大值，为二次侧线圈匝数
　　2.1 电压互感器正常情况下的磁路分析
　　正常运行时，Φ和Im是线性关系，因而当铁芯中的磁通波形呈正弦形时，励磁电流也呈正弦形。但是当磁路达到饱和时，Φ和Im是不再是线性关系，电流比磁通增加得更快，此时，若磁通仍为正弦波形，励磁电流将是一个尖顶的波形，其尖的程度与磁路的饱和程度有关。根据相关资料对此励磁电流Im的分析，其中除基波电流Im1外，还包含有显著的3次谐波Im3以及其他奇次谐波，但以3次谐波最强。
　　2.2 电压互感器一次侧中性点接地回路断开后的磁路分析
　　当电压互感器的一次侧中性点接地回路断开后，其励磁电流中的3次谐波电流没有通路，励磁电流只能是正弦波，由它产生的磁通为平顶波，其中含有较多的3次谐波分量。
　　假设Φ的表达式为
　　 (2)
　　其中，、分别为基波和3次谐波磁通的最大值，a、b为常数。
　　在三相组式电压互感器中，各相磁路独立，3次谐波磁通畅通无阻，磁路结构对磁通中的3次谐波没有抑制，所以这种情况下电压互感器的主磁通为平顶波，其中含有一定量的3次谐波，将式(2)代入式(1)，可得感应电势的表达式
　　 (3)
　　其中，、分别为基波和3次谐波电势的最大值
　　从式(3)可以看出，这时铁芯中主磁通和感应电势都含有3次谐波成份，并且电势中3次谐波含量是主磁通的3倍，其波形见图1
　　图1 电压互感器一次中性点接地回路断开后感应电势的波形
　　根据以上分析，可知当电压互感器工作在磁路饱和状态时，其一次侧中性点接地回路断开后，励磁电流的3次谐波电流无法正常流通，会产生3倍频的3V0电压，当该3V0电压达到保护设定的值时（20-30伏）时，接地保护就会报警。
　　3、实例分析
　　对上海某地区6个中性点不接地变电站中的12台10千伏电压互感器进行了实验，即在正常时拉开电压互感器一次中性点接地闸刀，检查是否会出现接地电压，结果只有2个变电站（A站、B站）中出现了接地电压，如表1，每个变电站中有两台电压互感器，3V0频率值为小电流接地选线装置提供。
　　表1 电压互感器中性点一次接地闸刀拉开后的电压
　　4、结语
　　本文就一种电磁式电压互感器一次侧中性点接地回路断开后，接地保护发信的虚幻接地现象进行理论分析，并通过现场试验证明了其正确性。综上所述，判断该虚幻接地的关键依据为：接地电压是3次谐波，幅值为30至40V。出现这种现象时，应及时检查电压互感器一次侧中性点接地闸刀是否拉开或者接触不良。与此同时，为了避免这种虚幻接地现象的出现，首先要选用励磁性能更好的电压互感器，使其工作在磁路不饱和状态；其次是确保电压互感器一次中性点直接接地，而不是经消谐器或接地变压器接地，从而保证励磁电流中3次谐波电流的正常流通。
　　参考文献
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