系统谐振
电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路, 在一定的能源作用下, 会产生串联谐振现象, 导致系统某些元件出现严重的过电压, 这一现象叫电力系统谐振过电压。谐振过电压分为以下几种:
(1）线性谐振过电压
谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感, 变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈）和系统中的电容元件所组成。
(2）铁磁谐振过电压
谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象, 使回路的电感参数是非线性的, 这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时, 会产生铁磁谐振。
(3）参数谐振过电压
由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Kd ～Kq 间周期变化）和系统电容元件(如空载线路）组成回路, 当参数配合时, 通过电感的周期性变化, 不断向谐振系统输送能量, 造成参数谐振过电压。
变压器空载运行
1、变压器空载运行，二次电流为零；
2、一次仅是是变压器的空载励磁电流；
3、这时候，变压器的输入功率只是铁心损耗，即铁损，没有铜损；
4、这时候，是变压器损耗最小的时候，由于没有输出功率，所以效率为零，功率因数为零；
5、一般情况下，不允许变压器空载运行，应该停止运行；
PT 问题原因分析
1．电网系统内部由于非线性负载造成较大的电流谐波分量（3、5次谐波分量较大），而原设计采用的PT .0.5级100VA （不排除PT 励磁特性差）在电流谐波的作用下很容易使铁芯进入铁磁深饱和区，励磁电流增大，感抗下降，引发铁磁谐振，会在PT 一次绕组出现数安培到十几安培幅值的瞬间涌流，从而烧断PT0.5A 高压熔丝。
2．电站10KV 系统采用中性点不接地方式，其母线系统上的Y0接线的PT 是中性点不接地电网对地的唯一金属通道，因此电网相对地电容的充、放电途径必然通过PT 一次绕组，PT 的励磁电感和系统对地电容形成L-C 回路，从而引发铁磁谐振而出现饱和过电压，并将由通常的工频位移过电压转化为谐波振荡过电压，使PT 的励磁电流可达额定励磁电流的几倍到十几倍，造成PT 的高压熔丝一相或两相或三相熔断，甚至使PT 因严重过热而烧毁。
3．电网系统相对地电压不平衡、不稳定、三次谐波电流的出现，或所用三相PT 伏安特性相差过大，造成PT 剩余绕组开口电压升高。
PT 问题预防措施
1．建议使用二次输出容量较大的PT ，如计量级0.2~0.5时选用150~200VA以上容量的产品，或带有防铁磁谐振装置的PT 。
2．建议用户的PT 柜配置过电压吸收装置或避雷器加一次消谐器。
3．采购PT 时，应对互感器厂家提出：如果是单独的PT ，三只伏安特性基本一致的PT 应编成一组，并做好相应的标识，（成套装配时应装于同一台PT 柜内，质量部门监督）；如果是三相组合式的且铁芯是分立的PT ，应保证三相伏安特性一致，出厂试验报告中应有剩余绕组开口电压测量值，此值不大于5V 。
采购要求：
1．单独的PT ，要求互感器厂家把三只励磁特性基本一致的PT 编成一组（不超过15%），并做好相应的标识（可以是三个相同标识或编号的编成一组，如三个1＃、三个2＃…），且试验报告提供励磁特性试验数据。
2．三相组合式的PT ，要求互感器厂家制造时保证以下几点：
1）、相之间伏安特性应基本一致。
2）、三相电压对称空载运行时、三相电压不平衡在±5%时，继保电压Uj2n≤10V。
3）、缺一相空载时，继保电压Uj2n≤50V。
4）、单相接地空载时，继保电压Uj2n=100V±5V 。
5）、试验报告提供以上测试数据。
10kV 电压互感器单相接地与谐振
在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT 的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V 低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的PT 二次侧不允许短路。
一、PT 单相接地及处理
在10kV 中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式PT 。当系统发生单相接地故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现更频繁的故障。
1.1在中性点不接地系统中，当其中一相出现金属性接地时，就会产生激磁涌流，导致PT 铁芯饱和。如A 相接地，则Uan 的电压为零，非接地相Ubn 、Ucn 的电压表指示为100V 线电压。PT 开口三角两端出现约100V 电压(正常时只有约3V) ，这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。
1.2当发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树竹等单相接地。如A 相发生接地，则Uan 的电压低于正常相电压，Ubn 、Ucn 电压则大于58V ，且小于100V ，PT 开口三角处两端有约70V 电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。
1.3PT 二次侧熔断器熔断或接触不良时，中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号，同时光字牌亮，警铃响。查电压表可发现：未熔断相电压表指示不变，熔断相的电压表指示降低或为零。遇到这种情况，可检查PT 二次回路接头(端子排) 处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和PT 二次熔断器是否完好，找到松动、断线处应立即处理；若更换熔断器后再次熔断，应查明原因，不可随意将其熔丝增大。
1.4PT 高压侧熔断器熔断。其原因有：①电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。②PT 本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。③PT 二次侧发生短路，而二次侧熔断器未熔断，造成高压熔断器熔断。因此，在更换PT
一、二次熔断器时一定要选用符合规格的熔断器。
需要指出的是当高压某相熔断器熔断时，如C 相熔断，则Ucn 的电压表指示本应为零，其余两相Uan 、Ubn 的电压表指示仍为100V 电压。但在实际检修工作中, 因为PT 的二次回路通过计量用的有功、无功电能表电压线圈与保护回路中的电压继电器线圈串联构成回路，故使Ucn 有一定电压指示，但其数值很小。此外，当PT 熔断器熔断时，应首先用万用表检查二次侧各相熔断器的进、出线端相电压是否有58V(线电压100V) ，或将熔断器取下用万用表电阻档测量通断，判断出熔丝是否熔断。如果熔丝完好，则故障发生在一次高压侧。处理的方法是：先拉开PT 高压侧隔离刀闸，取下低压二次熔断器，经确证无电后，做好现场安全措施，再仔细检查PT 一次套管、端盖处有无破裂、渗油、异物和绝缘油的异常气味等。当检查到有异常时，应用兆欧表测量绝缘电阻。在确认PT 正常后，戴上绝缘手套更换符合标准的高压熔断器，进行试送电。如再次熔断，则应考虑PT 的内部故障，并进一步作直流电阻、变比等试验来决定PT 好坏。而在停用PT 前，应考虑到对继电保护、自动装置和计量的影响，在取得调度和有关负责人的许可后将保护装置、自动装置暂时停用，以防其它设备误动作。
二、PT 谐振及处理
1、PT 谐振
PT 谐振对于yo/yo电磁式PT ，在正常情况下线路发生单相接地不会出现铁磁谐振过电压，但在下列条件下，就可能引发铁磁谐振。
(1)对于中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压升高3倍。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过PT 高压线圈经其自身的接地点流入大地，在这一瞬间电压突变过程中，PT 高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。
(2)系统发生铁磁谐振。近年来，由于配电线路用户PT 、电子控制电焊机、调速电机等数量
的增加，使得10kV 配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。在系统谐振时，PT 将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致PT 烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。
(3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。
(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。
(5)运行人员送电操作程序不对，未拉开PT 高压侧刀闸就直接带PT 向空母线送电，引起PT 铁磁谐振。
2. 谐振的处理
(1)当出现空母线谐振时，不宜拉开PT 的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。
(2)在PT 高压线圈中性点的接地线中串接一只约5k Ω阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用) 。相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。
(3)PT发生谐振时的电压是相电压的3倍，则在开口三角处将会产生100～200V 电压，因此在PT 开口三角处可并联一只220V/200W消谐灯泡(或选用220V/800W/60Ω标准电阻。消谐电阻功率不得大于PT 极限容量的2.4倍，并做好消谐电阻的安装绝缘措施，防止PT 二次侧多点接地) ，也可在PT 零序回路中装设专用KFX-10消谐器。
(4)变电站值班人员在恢复送电时，应严格按操作规程进行操作，确认PT 的隔离刀闸在拉开位置后，才对空母线送电，再合上PT 的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性
调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的PT 及电容式PT ，以改善技术性能，减少激发谐振过电压的几率。
综上所述，单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间，值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大，切不可将PT 谐振误判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。
单相弧光接地过电压的分析和防范
1. 随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。
2. 单相弧光接地过电压的形成机理
对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于电网中性点不接地系统，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容。经计算表明, 发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：
U max =1.5Um +（1.5U m –0.7U m ）=2.3Um
单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV 。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进行了实测，其结果显示，过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y 3W-10/31.5）和产品质量欠佳（受潮），再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。由此可见如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。发电机接地电流已远远大于5A ，才会造成发电机定子铁芯熔化，即与发电机有电气连接的电力网络的单相接地电流已大大超过了5A 。
3 单相弧光接地产生的原因
从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV 电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的电力网中，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。从诸多系统的运行现状和经验来看，其过电压发生的机率越来越高，由于过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大。供电系统亦属于这种情况。该系统从最初的以架空线为主的配电系统发展成为了拥有发电、供配电以及以电力电缆连接为主的电力系统，再加上即将上马的更高变配电网络，将形成以发、变和配电综合一体化电力系统。因此最初采用的中性点不接地方式将受到严峻的考验！根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～35KV 电力系统，当单相接地电流小于30A 时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～35KV 电网的接地电流小于5A 时，其中性点可采用不接地运行方式。
4. 单相接地电流的估算
在中性点不接地系统中，当系统发生单相接地时，单相接地电流I C 等于正常时相对地电容电流I Ci 的3倍，即I C =3∑ICi 。而正常时的相对地电容电流主要由架空线、电力电缆和主要电气设备（如发电机）组成。为说明问题，本文在此仅采用估算法对现阶段电力网络单相接地时的电容电流进行简要计算。
4.1.1 单相接地时架空线的电容电流I C1：
I C1=（2.7-3.3）λUN L×10-3（A ）
式中U N —系统额定电压（KV ）
L —线路长度（Km ）
λ—设备影响修正系数。
根据架空线均是无避雷线的架空线的情况，取U N =10KV、L=20Km、系数K=3.0、λ=1.16，因此：
I C1=3.0λUN L×10-3
=1.16×3.0×10×20×10-3=0.70（A ）
4.1.2 单相接地时电力电缆电容电流I C2：
采用的电力电缆形式多样，截面面积从50～120mm 2均有不同程度的采用。在此按平均截面积为70mm 2估算。
I C2=
（A ）
式中S —电缆截面（mm ）
L —电缆长度（Km ）
U N —系统额定电压（KV ）
根据电力电缆使用情况取L=20Km、S=70mm、U N =10KV，因此：
I C2=
= =17.7（A ）
4.1.3 单相接地时发电机电容电流I C3：
热电厂两台发电机的电容电流按下式进行估算：
I C3=2.5KSωUN ×10/
式中K —绝缘材料系数
S —发电机视在功率（MVA ）
ω—角频率（rad/s）
U N —发电机额定电压（KV ）
对于热电厂B 级绝缘的两台QF-6-2型汽轮发电机，取K=0.0187、S=7.5MVA、U N =10.5KV，因此：
I C3=2×2.5KSωUN ×10-3/
=2×2.5×0.0187×7.5×2×3.14×50×10.5×10-3/
=0.3（A ）
为此在发生单相接地时，在接地点极其容易形成不稳定的间隙性弧光接地，从而产生过电压，危及供电安全。同时强烈的电弧将引起两相或三相短路，造成电气设备严重破坏，危及安全生产。为此如何采取防范措施就显得尤为重要。
5. 防范措施
针对电力系统发生单相接地后的现状，要解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题，应从以下几方面着手，以提电力系统在出现单相接地时的稳定性和安全性。
5.1 改变系统中性点的接地方式 -322
电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式，这种方式对其本身来说虽然有它的诸多优越性，根据《电气事故处理规程》的规定，在出现单相金属性接地时，可以运行1～2h ，在出现单相弧光接地时可以运行15min ，这对于电力用户来说其可靠性相对较好。但是实际上一旦产生弧光接地，过电压以及大的接地电流对电气设备的损坏是迅速的，根本就没有15min 的时间留给值班人员进行分析、判断和处理。实践证明电力系统中性点不接地的优越性与其由此造成的损失和它带来的不利因素的影响相比，这种优越性已经很难体现。结合上述的分析，中性点是否继续维持不接地方式，值得探讨。要从根本上这类问题，中性点采用消弧线圈接地，应该不失为行之有效的措施之一。
5.2 消弧线圈防治措施
消弧线圈是一个铁芯可调节的电感线圈，将它装设于热电厂发电机或即将新建的变电站变压器的中性点，这样系统一旦发生单相接地（不针对弧光接地高频分量）时，可形成一个与接地电流大小近似相等、方向相反的电感电流与容性接地电流相补偿，从而达到限制接地电流，避免在接地点形成弧光。同时即使是运行方式发生变化，使消弧线圈的补偿度或脱谐度发生变化（无论如何变化，只要在设计上考虑充分，均不可能由过补偿转变为全补或欠补），而产生弧光接地，燃弧后电容的充放电电流要经过消弧线圈流回，而不会在故障点形成多次弧光重燃，这样就有效地避免了接地点的间歇性燃弧，达到扬制弧光过电压的目的。同时在经过精确测试现有系统的单相接地电流的基础上，合理地设计和选择好消弧线圈，可以将接地电流限制在5A 以下，以确保电力系统的运行安全。
对于系统中性点的接地方式有诸多方式，如高阻或低阻接地等。但采用消弧线圈接地仍是最行之有效的方式。因为采用消弧线圈接地系统仍属于小电流接地系统，改造后不会对现有电气运行方式造成影响，不会涉及到继电保护方式的调整。要采用消弧线圈接地，必须对现有系统的单相接地电流进行实测，以准确地选择消弧线圈，因为理论计算出来的单相接地电流与实际接地电流会有很大偏差。在我国诸多电网，特别是一些大型工矿企业的系统都进行了中性点接地方式的改造，技术可行，经验成熟，运行可靠。
5.3 消弧线圈的技术分析
但是长期以来，我国3～35kV(含66kV) 的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相接地时，非故障相的对地电压将升高到线电压UL ，但系统的线电压保持不变，所以我国国家标准规定，3～35kV(66kV)的电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运行，因而这类电网的各类电气设备，都应满足长期承受线电压而不损坏的要求。
传统观念认为，3～35kV(含66kV) 电网属于中低压配电网，此类电网中的内部过电压的绝对值不高，所以危及电网绝缘安全水平的主要因素不是内部过电压，而是大气过电压（即雷电过电压），因而长期以来采取的过电压保护措施仅是以防止大气过电压对设备的侵害。主要技术措施仅限于装设各类避雷器，避雷器的放电电压为相电压的4倍以上，按躲过内部过电压设计，因而仅对保护雷电侵害有效，对于内部过电压不起任何保护作用。 然而，运行经验证明，当这类电网发展到一定规模时，内部过电压，特别是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及特殊条件下产生的铁磁谐振过电压已成为这类电网设备安全运行的一大威胁，其中以单相弧光接地过电压最为严重。
随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造，城市、农村的配电网必定向电缆化发展，系统对地电容电流在逐渐增大，弧光接地过电压问题也日益严重起来。为了解决上述问题，不少电网采用了谐振接地方式，即在电网中性点装设消弧线圈，当系统发生单相弧光接地时，利用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿，使流经故障点残流减小，从而达到自然熄弧。运行经验表明，虽然消弧线圈对抑制间歇性弧光接地过电压有一定作用，但在使用中也发现消弧线圈存在的一些问题。
由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。
当电网发生断线、非全相、同杆线路的电容耦合等非接地故障，使电网的不对称电压升高，可能导致消弧线圈的自动调节控制器误判电网发生接地而动作，这时将会在电网中产生很高的中性点位移电压，造成系统中一相或两相电压升高很多，以致损坏电网中的其它设备。
目前国外对3～35kV 电网采取中性点直接接地的方式，国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式，虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但却牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统发生单相接地时，人为增加短路电流使断路器动作，不论负荷性质及重要性，一律切除故障线路而且也不能分辨出金属性或弧光接地。使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除，扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障的烧损。
5.4 消弧、消谐及过电压保护装置
5.4.1 概述
消弧消谐选线及过电压保护装置, 主要应用于6～35kV 中性点非有效接地电网，该装置不仅能对该类电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）加以限制，而且能够准确选出系统的接地线路, 有效地提高了该类电网的运行安全性及供电可靠性。
5.4.2 工作原理
本装置对系统发生的弧光接地故障, 首先分析弧光接地的性质, 然后针对具体的接地类型, 采取相应的处理方式, 处理方式如下:
如果系统发生不稳定的间歇性弧光接地故障，则微机控制器判断接地的相别，同时发出指令使故障相的真空接触器闭合，从而完成消弧。数秒后，故障相的高压真空接触器断开，系统恢复正常运行。真空接触器快速动作将不稳定的弧光接地转化为稳定的金属性接地。 如果接地故障是稳定的弧光接地，微机控制器在判断接地相别后，则装置输出开关量接点信号，也可根据用户要求由微机向真空接触器发出动作指令； 若故障消失，说明这一电弧接地故障是由过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行；若故障相接触器断开后，系统再次在原故障相出现稳定的电弧接地，则装置认定此故障为永久性电弧接地故障，于是再次闭合故障相真空接触器, 等待值班人员处理。
5.4.3消谐原理
本装置采用的是微机二次消谐技术, 当系统发生谐振时，微机消谐装置在PT 的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐电阻, 利用消谐电阻破坏系统的谐振参数, 消耗谐振功率, 从而消除系统的谐振故障。主要具有以下特点:
● 采用的是微机二次消谐技术, 响应时间非常快，消谐效果远远优统于传统的消谐装置; ● 对电压互感器保护绕组(开口三角) 的电压输出无任何影响, 避免了传统消谐技术影响电压互感器保护绕组电压输出的缺点
5.4.4 装置的基本功能及特点
● 能将系统的大气过电压和操作过电压限制到较低的电压水平，保证了电网及电气设备的绝缘安全。
● 装置动作速度快，可在30ms 内快速消除间歇性弧光及稳定性弧光接地故障，抑制弧光接地过电压，防止事故进一步扩大，降低线路的事故跳闸率。
● 能够快速、有效地消除系统的谐振过电压，防止长时间谐振过电压对系统绝缘破坏，防止谐振过电压对电网中装设的避雷器及小感性负载的损伤。
● 装置动作后，允许200A 的电容电流连续通过至少2小时以上，用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路。
● 能够准确查找单相接地故障线路，对防止事故的进一步扩大，对减轻运行和维护人员的工作量有重要意义。
● 由装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而改变，大小电网均可使用，电网扩容也没有影响。 ● 本装置中的电压互感器可以向计量仪表和继电保护等装置提供系统的电压信号，能够替代常规的PT 柜。
● 装置设备简单，体积小，安装、调试方便，即适用于变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；既适用于新建站，也适用于老电站的改造。
● 性价比高，相对于消弧线圈系统而言，性能价格比很高。
5.5选择过电压装置
电力系统面临的过电压不仅仅是单相弧光接地过电压，对于雷电过电压、操作过电压、谐振过电压等等仍然是存在的。随着国家关于断路器推行―无油化‖改造的不断进行，原有的大量少油断路器（SN 系列）将逐步改造为ZN 或VS 系列真空无油断路器，而真空断路器在分断感性小负载电流时产生的截流过电压，也将危及到电气设备的安全。因此合理的选择和设置过电压保护装置，对于现有的电力网来说显得异常重要。
采用避雷器作为过电压保护装置，仍是目前电力系统的潮流和主要措施。氧化锌避雷器（MOA ）以其优越的保护特性，是电网中避雷器的首选。MOA 的种类繁多，对于限制操作过电压各个厂家生产了专门用于保护电机、线路、电容器组以及电站用、配电用等不同类别的MOA ，还有YW 系列和HYW 系列。在防爆、防潮、抗老化、抗污秽等性能方面，HYW 系列远远优于YW 系列。从事故和大量MOA 损坏的事例分析可以看出，正确选择MOA 的标称电流、电压等级、工频放电电压、雷电冲击电流、适用范畴以及优良的产品质量是保证MOA 安全可靠运行的关键。通过对MOA 的分析比较，热电厂将母线上原设计选用的Y 3W-10/31.5型MOA 更换为HY 5WZ-17/45型MOA 后，MOA 运行安全可靠，未发生MOA 损坏事件。
5.6绝缘薄弱环节的绝缘
从电力系统的电网来看，系统一次设备的绝缘相对较为薄弱，主要是因为粉尘污染造成部分绝缘子污闪以及高湿度的环境空气降低了有效绝缘水平。针对这种具体情况，在高压设
备的工作场所采取了各种孔洞的封堵措施，最大程度的限制水汽、粉尘的进入，同时对容易赃污的裸露母线加装了热缩绝缘材料，避免相间空气气隙被过电压击穿。对于容易造成污闪的电气设备（如电抗器支持瓷瓶），进行定期清扫除尘。通过这些措施，有效地提高了绝缘薄弱环节的绝缘水平。
5.7行维护管理
加强电气设备的管理，是保障其安全正常工作的重要环节。在坚持既有的管理平台基础上，对于目前电力系统随时可能遭受的过电压冲击的不利局面，从以下几方面加强管理，有助于降低过电压对电网设备造成的损坏程度。加强对过电压的监测和分析针对目前的情况，应对每一次过电压情况进行监测分析，以可靠掌握过电压的产生原因、过电压的性质，同时全面掌握电网对过电压的防护能力、避雷装置的工作状态。但是目前电力系统对过电压的监测十分薄弱，仅在电力系统中发电机出口装设了放电计数器，以监测过电压的活动和避雷器的动作情况，这对整个电网来讲是远远不够的。同时从几次放电计数器损坏的情况来看，原设计选型的计数器主要适配于SiC 避雷器，而不适用于ZnO 避雷器。
5.8控制运行方式
电网单相接地电流主要由于连接电缆的分布电容电流构成，为了限制单相弧光接地形成过电压，应合理控制运行方式，力求躲过容易产生弧光接地的电容电流。从电力系统发电机定子铁芯局部熔化的迹象分析，及时地调整发电机的保护方式对于保护发电机极其重要。过电力系统中的发电机的零序电流保护因对接地电流的估算不足以及生产运行的特殊性而长期按作用于发信号设置，也才造成了铁芯局部熔化事故。经过分析后，发电机的零序保护设置为作用于保护跳闸后，该类事故得以有效控制。
5.9补偿电容器的维护管理
电网设置有功率因素补偿电容器，这对于单相弧光接地来说，无疑是加大了系统的相间电容，因此在发弧后的振荡过程中还会有一个电荷的重新分配过程，其结果是抬高了非故障相的起始电压，从而使得过电压幅值降低，限制了过电压倍数，这对于过电压防治是有益无弊。但是在相当一段时间电容器缺乏维护，大量熔断器熔断。经过维护后，过电压得到一定程度的限制。
6结论
综上所述，电力网络发生单相接地时的接地电流危险区域，其接地电流足以造成发电机定子铁芯大局域面积的熔化。目前中性点不接地的运行方式已不能满足安全、可靠运行的需
要。同时发生单相弧光接地过电压所产生的过电压对电网的所带来的危害已日益加剧。因此加强电力系统中性点不接地系统方式的保护已十分必要。采用避雷器，消弧、消谐及过电压保护装置等保护装置来加强电力系统的安全运行，加强运行维护管理对于保障电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用。
电力系统过电压
大气过电压:由直击雷引起, 特点是持续时间短暂, 冲击性强, 与雷击活动强度有直接关系, 与设备电压等级无关。因此,220KV 以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起, 特点是持续时间长, 过电压倍数不高, 一般对设备绝缘危险性不大, 但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。
操作过电压:由电网内开关操作引起, 特点是具有随机性, 但最不利情况下过电压倍数较高。因此30KV 及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起, 特点是过电压倍数高、持续时间长
系统谐振
电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路, 在一定的能源作用下, 会产生串联谐振现象, 导致系统某些元件出现严重的过电压, 这一现象叫电力系统谐振过电压。谐振过电压分为以下几种:
(1）线性谐振过电压
谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感, 变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈）和系统中的电容元件所组成。
(2）铁磁谐振过电压
谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象, 使回路的电感参数是非线性的, 这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时, 会产生铁磁谐振。
(3）参数谐振过电压
由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Kd ～Kq 间周期变化）和系统电容元件(如空载线路）组成回路, 当参数配合时, 通过电感的周期性变化, 不断向谐振系统输送能量, 造成参数谐振过电压。
变压器空载运行
1、变压器空载运行，二次电流为零；
2、一次仅是是变压器的空载励磁电流；
3、这时候，变压器的输入功率只是铁心损耗，即铁损，没有铜损；
4、这时候，是变压器损耗最小的时候，由于没有输出功率，所以效率为零，功率因数为零；
5、一般情况下，不允许变压器空载运行，应该停止运行；
PT 问题原因分析
1．电网系统内部由于非线性负载造成较大的电流谐波分量（3、5次谐波分量较大），而原设计采用的PT .0.5级100VA （不排除PT 励磁特性差）在电流谐波的作用下很容易使铁芯进入铁磁深饱和区，励磁电流增大，感抗下降，引发铁磁谐振，会在PT 一次绕组出现数安培到十几安培幅值的瞬间涌流，从而烧断PT0.5A 高压熔丝。
2．电站10KV 系统采用中性点不接地方式，其母线系统上的Y0接线的PT 是中性点不接地电网对地的唯一金属通道，因此电网相对地电容的充、放电途径必然通过PT 一次绕组，PT 的励磁电感和系统对地电容形成L-C 回路，从而引发铁磁谐振而出现饱和过电压，并将由通常的工频位移过电压转化为谐波振荡过电压，使PT 的励磁电流可达额定励磁电流的几倍到十几倍，造成PT 的高压熔丝一相或两相或三相熔断，甚至使PT 因严重过热而烧毁。
3．电网系统相对地电压不平衡、不稳定、三次谐波电流的出现，或所用三相PT 伏安特性相差过大，造成PT 剩余绕组开口电压升高。
PT 问题预防措施
1．建议使用二次输出容量较大的PT ，如计量级0.2~0.5时选用150~200VA以上容量的产品，或带有防铁磁谐振装置的PT 。
2．建议用户的PT 柜配置过电压吸收装置或避雷器加一次消谐器。
3．采购PT 时，应对互感器厂家提出：如果是单独的PT ，三只伏安特性基本一致的PT 应编成一组，并做好相应的标识，（成套装配时应装于同一台PT 柜内，质量部门监督）；如果是三相组合式的且铁芯是分立的PT ，应保证三相伏安特性一致，出厂试验报告中应有剩余绕组开口电压测量值，此值不大于5V 。
采购要求：
1．单独的PT ，要求互感器厂家把三只励磁特性基本一致的PT 编成一组（不超过15%），并做好相应的标识（可以是三个相同标识或编号的编成一组，如三个1＃、三个2＃…），且试验报告提供励磁特性试验数据。
2．三相组合式的PT ，要求互感器厂家制造时保证以下几点：
1）、相之间伏安特性应基本一致。
2）、三相电压对称空载运行时、三相电压不平衡在±5%时，继保电压Uj2n≤10V。
3）、缺一相空载时，继保电压Uj2n≤50V。
4）、单相接地空载时，继保电压Uj2n=100V±5V 。
5）、试验报告提供以上测试数据。
10kV 电压互感器单相接地与谐振
在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT 的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V 低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的PT 二次侧不允许短路。
一、PT 单相接地及处理
在10kV 中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式PT 。当系统发生单相接地故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现更频繁的故障。
1.1在中性点不接地系统中，当其中一相出现金属性接地时，就会产生激磁涌流，导致PT 铁芯饱和。如A 相接地，则Uan 的电压为零，非接地相Ubn 、Ucn 的电压表指示为100V 线电压。PT 开口三角两端出现约100V 电压(正常时只有约3V) ，这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。
1.2当发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树竹等单相接地。如A 相发生接地，则Uan 的电压低于正常相电压，Ubn 、Ucn 电压则大于58V ，且小于100V ，PT 开口三角处两端有约70V 电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。
1.3PT 二次侧熔断器熔断或接触不良时，中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号，同时光字牌亮，警铃响。查电压表可发现：未熔断相电压表指示不变，熔断相的电压表指示降低或为零。遇到这种情况，可检查PT 二次回路接头(端子排) 处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和PT 二次熔断器是否完好，找到松动、断线处应立即处理；若更换熔断器后再次熔断，应查明原因，不可随意将其熔丝增大。
1.4PT 高压侧熔断器熔断。其原因有：①电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。②PT 本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。③PT 二次侧发生短路，而二次侧熔断器未熔断，造成高压熔断器熔断。因此，在更换PT
一、二次熔断器时一定要选用符合规格的熔断器。
需要指出的是当高压某相熔断器熔断时，如C 相熔断，则Ucn 的电压表指示本应为零，其余两相Uan 、Ubn 的电压表指示仍为100V 电压。但在实际检修工作中, 因为PT 的二次回路通过计量用的有功、无功电能表电压线圈与保护回路中的电压继电器线圈串联构成回路，故使Ucn 有一定电压指示，但其数值很小。此外，当PT 熔断器熔断时，应首先用万用表检查二次侧各相熔断器的进、出线端相电压是否有58V(线电压100V) ，或将熔断器取下用万用表电阻档测量通断，判断出熔丝是否熔断。如果熔丝完好，则故障发生在一次高压侧。处理的方法是：先拉开PT 高压侧隔离刀闸，取下低压二次熔断器，经确证无电后，做好现场安全措施，再仔细检查PT 一次套管、端盖处有无破裂、渗油、异物和绝缘油的异常气味等。当检查到有异常时，应用兆欧表测量绝缘电阻。在确认PT 正常后，戴上绝缘手套更换符合标准的高压熔断器，进行试送电。如再次熔断，则应考虑PT 的内部故障，并进一步作直流电阻、变比等试验来决定PT 好坏。而在停用PT 前，应考虑到对继电保护、自动装置和计量的影响，在取得调度和有关负责人的许可后将保护装置、自动装置暂时停用，以防其它设备误动作。
二、PT 谐振及处理
1、PT 谐振
PT 谐振对于yo/yo电磁式PT ，在正常情况下线路发生单相接地不会出现铁磁谐振过电压，但在下列条件下，就可能引发铁磁谐振。
(1)对于中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压升高3倍。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过PT 高压线圈经其自身的接地点流入大地，在这一瞬间电压突变过程中，PT 高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。
(2)系统发生铁磁谐振。近年来，由于配电线路用户PT 、电子控制电焊机、调速电机等数量
的增加，使得10kV 配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。在系统谐振时，PT 将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致PT 烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。
(3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。
(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。
(5)运行人员送电操作程序不对，未拉开PT 高压侧刀闸就直接带PT 向空母线送电，引起PT 铁磁谐振。
2. 谐振的处理
(1)当出现空母线谐振时，不宜拉开PT 的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。
(2)在PT 高压线圈中性点的接地线中串接一只约5k Ω阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用) 。相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。
(3)PT发生谐振时的电压是相电压的3倍，则在开口三角处将会产生100～200V 电压，因此在PT 开口三角处可并联一只220V/200W消谐灯泡(或选用220V/800W/60Ω标准电阻。消谐电阻功率不得大于PT 极限容量的2.4倍，并做好消谐电阻的安装绝缘措施，防止PT 二次侧多点接地) ，也可在PT 零序回路中装设专用KFX-10消谐器。
(4)变电站值班人员在恢复送电时，应严格按操作规程进行操作，确认PT 的隔离刀闸在拉开位置后，才对空母线送电，再合上PT 的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性
调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的PT 及电容式PT ，以改善技术性能，减少激发谐振过电压的几率。
综上所述，单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间，值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大，切不可将PT 谐振误判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。
单相弧光接地过电压的分析和防范
1. 随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。
2. 单相弧光接地过电压的形成机理
对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于电网中性点不接地系统，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容。经计算表明, 发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：
U max =1.5Um +（1.5U m –0.7U m ）=2.3Um
单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV 。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进行了实测，其结果显示，过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y 3W-10/31.5）和产品质量欠佳（受潮），再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。由此可见如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。发电机接地电流已远远大于5A ，才会造成发电机定子铁芯熔化，即与发电机有电气连接的电力网络的单相接地电流已大大超过了5A 。
3 单相弧光接地产生的原因
从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV 电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的电力网中，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。从诸多系统的运行现状和经验来看，其过电压发生的机率越来越高，由于过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大。供电系统亦属于这种情况。该系统从最初的以架空线为主的配电系统发展成为了拥有发电、供配电以及以电力电缆连接为主的电力系统，再加上即将上马的更高变配电网络，将形成以发、变和配电综合一体化电力系统。因此最初采用的中性点不接地方式将受到严峻的考验！根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～35KV 电力系统，当单相接地电流小于30A 时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～35KV 电网的接地电流小于5A 时，其中性点可采用不接地运行方式。
4. 单相接地电流的估算
在中性点不接地系统中，当系统发生单相接地时，单相接地电流I C 等于正常时相对地电容电流I Ci 的3倍，即I C =3∑ICi 。而正常时的相对地电容电流主要由架空线、电力电缆和主要电气设备（如发电机）组成。为说明问题，本文在此仅采用估算法对现阶段电力网络单相接地时的电容电流进行简要计算。
4.1.1 单相接地时架空线的电容电流I C1：
I C1=（2.7-3.3）λUN L×10-3（A ）
式中U N —系统额定电压（KV ）
L —线路长度（Km ）
λ—设备影响修正系数。
根据架空线均是无避雷线的架空线的情况，取U N =10KV、L=20Km、系数K=3.0、λ=1.16，因此：
I C1=3.0λUN L×10-3
=1.16×3.0×10×20×10-3=0.70（A ）
4.1.2 单相接地时电力电缆电容电流I C2：
采用的电力电缆形式多样，截面面积从50～120mm 2均有不同程度的采用。在此按平均截面积为70mm 2估算。
I C2=
（A ）
式中S —电缆截面（mm ）
L —电缆长度（Km ）
U N —系统额定电压（KV ）
根据电力电缆使用情况取L=20Km、S=70mm、U N =10KV，因此：
I C2=
= =17.7（A ）
4.1.3 单相接地时发电机电容电流I C3：
热电厂两台发电机的电容电流按下式进行估算：
I C3=2.5KSωUN ×10/
式中K —绝缘材料系数
S —发电机视在功率（MVA ）
ω—角频率（rad/s）
U N —发电机额定电压（KV ）
对于热电厂B 级绝缘的两台QF-6-2型汽轮发电机，取K=0.0187、S=7.5MVA、U N =10.5KV，因此：
I C3=2×2.5KSωUN ×10-3/
=2×2.5×0.0187×7.5×2×3.14×50×10.5×10-3/
=0.3（A ）
为此在发生单相接地时，在接地点极其容易形成不稳定的间隙性弧光接地，从而产生过电压，危及供电安全。同时强烈的电弧将引起两相或三相短路，造成电气设备严重破坏，危及安全生产。为此如何采取防范措施就显得尤为重要。
5. 防范措施
针对电力系统发生单相接地后的现状，要解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题，应从以下几方面着手，以提电力系统在出现单相接地时的稳定性和安全性。
5.1 改变系统中性点的接地方式 -322
电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式，这种方式对其本身来说虽然有它的诸多优越性，根据《电气事故处理规程》的规定，在出现单相金属性接地时，可以运行1～2h ，在出现单相弧光接地时可以运行15min ，这对于电力用户来说其可靠性相对较好。但是实际上一旦产生弧光接地，过电压以及大的接地电流对电气设备的损坏是迅速的，根本就没有15min 的时间留给值班人员进行分析、判断和处理。实践证明电力系统中性点不接地的优越性与其由此造成的损失和它带来的不利因素的影响相比，这种优越性已经很难体现。结合上述的分析，中性点是否继续维持不接地方式，值得探讨。要从根本上这类问题，中性点采用消弧线圈接地，应该不失为行之有效的措施之一。
5.2 消弧线圈防治措施
消弧线圈是一个铁芯可调节的电感线圈，将它装设于热电厂发电机或即将新建的变电站变压器的中性点，这样系统一旦发生单相接地（不针对弧光接地高频分量）时，可形成一个与接地电流大小近似相等、方向相反的电感电流与容性接地电流相补偿，从而达到限制接地电流，避免在接地点形成弧光。同时即使是运行方式发生变化，使消弧线圈的补偿度或脱谐度发生变化（无论如何变化，只要在设计上考虑充分，均不可能由过补偿转变为全补或欠补），而产生弧光接地，燃弧后电容的充放电电流要经过消弧线圈流回，而不会在故障点形成多次弧光重燃，这样就有效地避免了接地点的间歇性燃弧，达到扬制弧光过电压的目的。同时在经过精确测试现有系统的单相接地电流的基础上，合理地设计和选择好消弧线圈，可以将接地电流限制在5A 以下，以确保电力系统的运行安全。
对于系统中性点的接地方式有诸多方式，如高阻或低阻接地等。但采用消弧线圈接地仍是最行之有效的方式。因为采用消弧线圈接地系统仍属于小电流接地系统，改造后不会对现有电气运行方式造成影响，不会涉及到继电保护方式的调整。要采用消弧线圈接地，必须对现有系统的单相接地电流进行实测，以准确地选择消弧线圈，因为理论计算出来的单相接地电流与实际接地电流会有很大偏差。在我国诸多电网，特别是一些大型工矿企业的系统都进行了中性点接地方式的改造，技术可行，经验成熟，运行可靠。
5.3 消弧线圈的技术分析
但是长期以来，我国3～35kV(含66kV) 的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相接地时，非故障相的对地电压将升高到线电压UL ，但系统的线电压保持不变，所以我国国家标准规定，3～35kV(66kV)的电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运行，因而这类电网的各类电气设备，都应满足长期承受线电压而不损坏的要求。
传统观念认为，3～35kV(含66kV) 电网属于中低压配电网，此类电网中的内部过电压的绝对值不高，所以危及电网绝缘安全水平的主要因素不是内部过电压，而是大气过电压（即雷电过电压），因而长期以来采取的过电压保护措施仅是以防止大气过电压对设备的侵害。主要技术措施仅限于装设各类避雷器，避雷器的放电电压为相电压的4倍以上，按躲过内部过电压设计，因而仅对保护雷电侵害有效，对于内部过电压不起任何保护作用。 然而，运行经验证明，当这类电网发展到一定规模时，内部过电压，特别是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及特殊条件下产生的铁磁谐振过电压已成为这类电网设备安全运行的一大威胁，其中以单相弧光接地过电压最为严重。
随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造，城市、农村的配电网必定向电缆化发展，系统对地电容电流在逐渐增大，弧光接地过电压问题也日益严重起来。为了解决上述问题，不少电网采用了谐振接地方式，即在电网中性点装设消弧线圈，当系统发生单相弧光接地时，利用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿，使流经故障点残流减小，从而达到自然熄弧。运行经验表明，虽然消弧线圈对抑制间歇性弧光接地过电压有一定作用，但在使用中也发现消弧线圈存在的一些问题。
由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。
当电网发生断线、非全相、同杆线路的电容耦合等非接地故障，使电网的不对称电压升高，可能导致消弧线圈的自动调节控制器误判电网发生接地而动作，这时将会在电网中产生很高的中性点位移电压，造成系统中一相或两相电压升高很多，以致损坏电网中的其它设备。
目前国外对3～35kV 电网采取中性点直接接地的方式，国内也有少数地区采取了经小电阻接地的方式，虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但却牺牲了对用户供电的可靠性。这种系统发生单相接地时，人为增加短路电流使断路器动作，不论负荷性质及重要性，一律切除故障线路而且也不能分辨出金属性或弧光接地。使并不存在弧光接地过电压危害的金属性接地故障线路也被切除，扩大了停电范围和时间。由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障的烧损。
5.4 消弧、消谐及过电压保护装置
5.4.1 概述
消弧消谐选线及过电压保护装置, 主要应用于6～35kV 中性点非有效接地电网，该装置不仅能对该类电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）加以限制，而且能够准确选出系统的接地线路, 有效地提高了该类电网的运行安全性及供电可靠性。
5.4.2 工作原理
本装置对系统发生的弧光接地故障, 首先分析弧光接地的性质, 然后针对具体的接地类型, 采取相应的处理方式, 处理方式如下:
如果系统发生不稳定的间歇性弧光接地故障，则微机控制器判断接地的相别，同时发出指令使故障相的真空接触器闭合，从而完成消弧。数秒后，故障相的高压真空接触器断开，系统恢复正常运行。真空接触器快速动作将不稳定的弧光接地转化为稳定的金属性接地。 如果接地故障是稳定的弧光接地，微机控制器在判断接地相别后，则装置输出开关量接点信号，也可根据用户要求由微机向真空接触器发出动作指令； 若故障消失，说明这一电弧接地故障是由过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行；若故障相接触器断开后，系统再次在原故障相出现稳定的电弧接地，则装置认定此故障为永久性电弧接地故障，于是再次闭合故障相真空接触器, 等待值班人员处理。
5.4.3消谐原理
本装置采用的是微机二次消谐技术, 当系统发生谐振时，微机消谐装置在PT 的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐电阻, 利用消谐电阻破坏系统的谐振参数, 消耗谐振功率, 从而消除系统的谐振故障。主要具有以下特点:
● 采用的是微机二次消谐技术, 响应时间非常快，消谐效果远远优统于传统的消谐装置; ● 对电压互感器保护绕组(开口三角) 的电压输出无任何影响, 避免了传统消谐技术影响电压互感器保护绕组电压输出的缺点
5.4.4 装置的基本功能及特点
● 能将系统的大气过电压和操作过电压限制到较低的电压水平，保证了电网及电气设备的绝缘安全。
● 装置动作速度快，可在30ms 内快速消除间歇性弧光及稳定性弧光接地故障，抑制弧光接地过电压，防止事故进一步扩大，降低线路的事故跳闸率。
● 能够快速、有效地消除系统的谐振过电压，防止长时间谐振过电压对系统绝缘破坏，防止谐振过电压对电网中装设的避雷器及小感性负载的损伤。
● 装置动作后，允许200A 的电容电流连续通过至少2小时以上，用户可以在完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路。
● 能够准确查找单相接地故障线路，对防止事故的进一步扩大，对减轻运行和维护人员的工作量有重要意义。
● 由装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而改变，大小电网均可使用，电网扩容也没有影响。 ● 本装置中的电压互感器可以向计量仪表和继电保护等装置提供系统的电压信号，能够替代常规的PT 柜。
● 装置设备简单，体积小，安装、调试方便，即适用于变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；既适用于新建站，也适用于老电站的改造。
● 性价比高，相对于消弧线圈系统而言，性能价格比很高。
5.5选择过电压装置
电力系统面临的过电压不仅仅是单相弧光接地过电压，对于雷电过电压、操作过电压、谐振过电压等等仍然是存在的。随着国家关于断路器推行―无油化‖改造的不断进行，原有的大量少油断路器（SN 系列）将逐步改造为ZN 或VS 系列真空无油断路器，而真空断路器在分断感性小负载电流时产生的截流过电压，也将危及到电气设备的安全。因此合理的选择和设置过电压保护装置，对于现有的电力网来说显得异常重要。
采用避雷器作为过电压保护装置，仍是目前电力系统的潮流和主要措施。氧化锌避雷器（MOA ）以其优越的保护特性，是电网中避雷器的首选。MOA 的种类繁多，对于限制操作过电压各个厂家生产了专门用于保护电机、线路、电容器组以及电站用、配电用等不同类别的MOA ，还有YW 系列和HYW 系列。在防爆、防潮、抗老化、抗污秽等性能方面，HYW 系列远远优于YW 系列。从事故和大量MOA 损坏的事例分析可以看出，正确选择MOA 的标称电流、电压等级、工频放电电压、雷电冲击电流、适用范畴以及优良的产品质量是保证MOA 安全可靠运行的关键。通过对MOA 的分析比较，热电厂将母线上原设计选用的Y 3W-10/31.5型MOA 更换为HY 5WZ-17/45型MOA 后，MOA 运行安全可靠，未发生MOA 损坏事件。
5.6绝缘薄弱环节的绝缘
从电力系统的电网来看，系统一次设备的绝缘相对较为薄弱，主要是因为粉尘污染造成部分绝缘子污闪以及高湿度的环境空气降低了有效绝缘水平。针对这种具体情况，在高压设
备的工作场所采取了各种孔洞的封堵措施，最大程度的限制水汽、粉尘的进入，同时对容易赃污的裸露母线加装了热缩绝缘材料，避免相间空气气隙被过电压击穿。对于容易造成污闪的电气设备（如电抗器支持瓷瓶），进行定期清扫除尘。通过这些措施，有效地提高了绝缘薄弱环节的绝缘水平。
5.7行维护管理
加强电气设备的管理，是保障其安全正常工作的重要环节。在坚持既有的管理平台基础上，对于目前电力系统随时可能遭受的过电压冲击的不利局面，从以下几方面加强管理，有助于降低过电压对电网设备造成的损坏程度。加强对过电压的监测和分析针对目前的情况，应对每一次过电压情况进行监测分析，以可靠掌握过电压的产生原因、过电压的性质，同时全面掌握电网对过电压的防护能力、避雷装置的工作状态。但是目前电力系统对过电压的监测十分薄弱，仅在电力系统中发电机出口装设了放电计数器，以监测过电压的活动和避雷器的动作情况，这对整个电网来讲是远远不够的。同时从几次放电计数器损坏的情况来看，原设计选型的计数器主要适配于SiC 避雷器，而不适用于ZnO 避雷器。
5.8控制运行方式
电网单相接地电流主要由于连接电缆的分布电容电流构成，为了限制单相弧光接地形成过电压，应合理控制运行方式，力求躲过容易产生弧光接地的电容电流。从电力系统发电机定子铁芯局部熔化的迹象分析，及时地调整发电机的保护方式对于保护发电机极其重要。过电力系统中的发电机的零序电流保护因对接地电流的估算不足以及生产运行的特殊性而长期按作用于发信号设置，也才造成了铁芯局部熔化事故。经过分析后，发电机的零序保护设置为作用于保护跳闸后，该类事故得以有效控制。
5.9补偿电容器的维护管理
电网设置有功率因素补偿电容器，这对于单相弧光接地来说，无疑是加大了系统的相间电容，因此在发弧后的振荡过程中还会有一个电荷的重新分配过程，其结果是抬高了非故障相的起始电压，从而使得过电压幅值降低，限制了过电压倍数，这对于过电压防治是有益无弊。但是在相当一段时间电容器缺乏维护，大量熔断器熔断。经过维护后，过电压得到一定程度的限制。
6结论
综上所述，电力网络发生单相接地时的接地电流危险区域，其接地电流足以造成发电机定子铁芯大局域面积的熔化。目前中性点不接地的运行方式已不能满足安全、可靠运行的需
要。同时发生单相弧光接地过电压所产生的过电压对电网的所带来的危害已日益加剧。因此加强电力系统中性点不接地系统方式的保护已十分必要。采用避雷器，消弧、消谐及过电压保护装置等保护装置来加强电力系统的安全运行，加强运行维护管理对于保障电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用。
电力系统过电压
大气过电压:由直击雷引起, 特点是持续时间短暂, 冲击性强, 与雷击活动强度有直接关系, 与设备电压等级无关。因此,220KV 以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起, 特点是持续时间长, 过电压倍数不高, 一般对设备绝缘危险性不大, 但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。
操作过电压:由电网内开关操作引起, 特点是具有随机性, 但最不利情况下过电压倍数较高。因此30KV 及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起, 特点是过电压倍数高、持续时间长