消谐器

一、概述   

        电气设备总是具有电感或电容属性。如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路导线电感等为电感元件，线路导线对地电容、相间电容、补偿电容器、高压设备杂散电容等可作为电容元件。当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件形成各种振荡回路，在一定的能源条件下，产生串联谐振现象，导致系统中某部分或某元件上出现严重的谐振过电压。
        谐振过电压的持续时间比操作过电压要长得多，甚至可稳定存在，直到破坏谐振条件为止。谐振过电压的危害性既决定于其幅值的大小，也决定于持续时间的长短。谐振过电压将危及电气设备绝缘安全，甚至会因谐振持续的过电流烧毁小容量电感元件设备（如电压互感器）。谐振过电压的性质给选择过电压保护措施造成困难。
        谐振过电压在各种电压等级都有可能产生，尤其是在35KV及以下的电网中，谐振过电压造成的事故较多。电磁式电压互感器铁芯饱和引起的谐振过电压，是中心点非有效接地电网中最常见、造成事故最多的一种内部过电压。为了防止谐振过电压对系统的影响，近年来，我国的电力科技工作者都在这方面作了大量的工作。在运行、维护、管理以及设计等方面都取得了长足进展，一些科研和生产单位研制出多种专用的消谐装置，如阻尼消谐器、选频消谐装置、电脑消谐装置等，这些装置不仅结构复杂，价格昂贵，而且安装和维护的工作量较大，保护效果不理想。为此，我公司开发研制了JZQ型消谐器。

二、工作原理及产品特点

          我公司研制生产的JZQ型消谐器，主要适用于35KV及以下中心点非有效接地系统中，用于防止和消除因电磁式电压互感器铁芯饱和引起的非线性谐振（铁磁谐振），限制系统在一相接地或弧光接地时流过互感器高压绕组的过电流，保护电压互感器免予损坏的理想设备。限制该类过电压的措施，目前主要是从两方面着手：一是在零序回路中增加电阻，阻尼谐振的产生和发展；二是设法改变互感器的感抗或电网对地电容，避免匹配成谐振参数。
         PT高压侧中性点原为直接接地，JZQ的使用就是将其接地线断开，然后将中性点经过JZQ消谐器接地（图一）。它一方面起到了阻尼和消除铁磁谐振的作用；另一方面起到单相断续电弧接地时，限制流过电压互感器的过电流作用，保护电压互感器及高压熔断器免予受损。
经电压互感器中性点接地的电阻用于保护谐振过电压，其阻值的选取是非常关键的。从阻尼作用来说，该阻值越大限压效果就越好。当阻值趋于无穷大时，则PT就不参与零续回路，也就不存在饱和过电压。但如果该电阻太大，电网单相接地时，大部分的零序电压降落在该电阻上，则由PT高压绕组耦合至开口三角绕组的电压太低，影响保护装置的动作。另一方面，如果该阻值太小，则阻尼作用不大，限流效果不好，在谐振时流过电压互感器的电流可能会烧毁高压熔断器或电压互感器。再者，消谐器的能容量和散热措施也非常重要，因为谐振持续的时间可能会较长。当电压互感器连接的总线路较长时，即系统对地的分布电容较大时，流过消谐器和电压互感器的电流会随着线路长度而增加，这时如果消谐器的能容量不足或者散热不良的话，最终将会导致消谐器自身爆炸事故。
          目前国内一些科研和生产单位，研制和生产出多种不同的经电压互感器中心点接地的消谐电阻，其中有代表性的有氧化锌或碳化硅压敏电阻串联线性电阻的方案，氧化锌压敏电阻串联碳化硅压敏电阻的方案，以及纯碳化硅压敏电阻的方案等几种，他们均能起到一定的保护作用。但这些方案均不够理想，运行中仍然有电压互感器烧毁或高压熔断器烧毁甚至爆炸的事故发生。有的因所接电阻的阻值过高，在发生单相接地时，互感器开口三角绕组电压下降严重，影响了互感器的正常工作，甚至多次发生消谐器自身爆炸事故。
          我公司研制的JZQ型消谐器，使上述的不足基本上都得到了解决。JZQ型消谐器主要是采用性能优越的大能量氧化锌压敏功率电阻为主要元件，精心设计而成。该氧化锌压敏电阻的非线性系数选取合适，它既能够限制谐振时的过电流，也不会影响电压互感器的正常工作。特别是该功率电阻具有很大的能容量，可以满足长输电线路的能量要求。另外本产品的内部采用了特殊的散热手段，散热速度很快，避免了常规的采用空气对流的自然散热方式。本产品采用全密封的组装形式，使之优良性能得到可靠保证，使用范围更广。
          本产品在电网各种运行情况下，均能阻尼和消除铁磁谐振，同时可以在长线路下，有效限制发生单相间歇性电弧接地时流过互感器的过电流。它主要具有以下特点：
          1、在电网正常运行情况下和单相接地带故障运行的情况下，均不影响电压互感器的正常工作。
          2、能有效地消除3～35KV中性点不接地系统中，由电压互感器的非线性励磁特性所引起的所有铁磁谐振。并可有效限制在各种输电线路长度下发生的间歇性电弧接地时，流过电压互感器的过电流，保证电压互感器和高压熔断器不受损坏。
          3、热容量大和特殊的散热工艺，可以满足长输电线路谐振保护的能量要求，自身不会发生爆炸损坏事故。
          4、采用全密封的结构形式，使产品稳定的性能达到可靠的保证，对使用环境的要求大大降低。
          5、结构简单，内部无电子元件。
          6、安装方便、维护工作量极小。