問題的提出

　?。?）在配電自動化系統(tǒng)設計中用戶內部的電能考核目前節(jié)能減排的要求下日益顯得很重要。用戶反饋內部計量考核中分計量之和總小于供電局的計量總表；產生計量不準原因不明。

　?。?）用戶反饋PT柜的電壓互感器經常燒毀（特別是保護和事故音響回路均采用交流AC220V操作）

　　2. 分析

? ? ? ? 2.1 造成計量不準的原因是 a.電流互感器的變比、容量、精度。b. 電壓互感器的容量、精度。c.二次回路的電壓損失d.計量表計本身的精度等等。

　　中壓開關設備中常用計量柜電流互感器以及電壓互感器的精度均為0.2級，計量柜的互感器專用于供電局計量，僅用于計量表計，因此計量精度可以獲得最大范圍的保證。而常用進出線柜計量采用的電流互感器以及電壓互感器的精度為0.5級。供電局計量的精度儼然已經比進出線柜的計量精度高，因此總表計量值肯定會有差異，但應在互感器和表計的累計誤差范圍內。然而實際的差異值遠不止于精度的誤差。通過對一些10KV高壓配電系統(tǒng)的實際情況分析，來探討影響測量差異的其它原因。下圖分別為進出線柜2CT，2PT 三相三線制計量回路的二次原理圖和一次系統(tǒng)圖（計量表計裝在高壓柜上為例）

　　如北京某熱電廠配電系統(tǒng)（計量表計裝在高壓柜上為例） 有進出線柜約17臺，其交流電壓信號均取自PT 的100V 電壓。系統(tǒng)中，裝長沙威勝電子有限公司的多功能表DSSD3313X100V 1.5（6）A（0.5 級有功） 交流電壓回路功耗《=4VA共17 只，電能表總的消耗功率17X4VA=68VA ;裝ABB 的微機REX521（交流電壓100V 回路）的功耗《=0.5VA 共17 只，微機交流電壓回路的總功耗17X0.5=8.5VA; 對整個系統(tǒng)來說，交流100V 電壓的總功耗為68+8.6=76.5VA（ 未考慮二次導線功耗）。所以按76.5VA 的容量來選PT，則應該選0.5/100VA 熱極限輸出500VA，才能滿足系統(tǒng)有0.5 級的測量精度，電能測量才準確。若PT 錯選0.5/30VA，熱極限輸出150VA，首先表計負載容量已遠遠超過30VA，測量精度肯定有較大偏差; 其次PT 長期過載，就如小馬拉大車，很容易燒毀。而每一臺柜的電流回路CT 如LZZBJ9-12/150B/2S 的0.5 級的容量是10VA; 裝在本柜電流回路的精度和容量是能夠保證的; 若計量表計集中組屏（與高壓柜的距離） 也要考慮CT的容量的選則。

　　再比如，廈門嵩嶼碼頭配電系統(tǒng)有進出線柜20 臺，裝有20 只上海金陵的機械表DS862-2 3X100V 3（6）A 功耗《=8VA，電能表總的消耗功率20X8=160VA;另有20只施耐德的微機Sepam20，因無交流電壓100V輸入，所以微機交流100V電壓的功耗不再考慮; 對整個系統(tǒng)來說交流100V 電壓的總功耗為160VA （未考慮二次導線功耗）。若3PT接法選用JDZX10-10 0.5/30VA 熱極限150VA 的PT，則會因超過極限容量而過熱燒壞。因此只能選JDZX9-10 1.0/180VA 熱極限400VA的電壓互感器; 這樣才能保證一一定的測量精度，同時保護了PT不致?lián)p壞。

　　所以在10KV 系統(tǒng)的變電站有較多出線的情況可能增加互感器的負載，或因配網自動化需要配套的電力監(jiān)控裝置，或因各種計量表計，或甚至取自PT的交流操作電源等等。當系統(tǒng)中電流回路或電壓回路的負荷超過互感器標示的精度范圍內的額定容量時，互感器測量精度會明顯下降; 負荷超出額定輸出越大，二次輸出衰減越厲害，進而造成計量值大幅降低，與供電局計量總表形成明顯差距;負荷如果超出或接近熱極限輸出，則長時間運行必然造成電壓互感器過熱，導致電壓互感器燥炸等一系列事故。

　　安全、可靠的供電計量必須對整個配電系統(tǒng)內部進行各部分能耗的評估，選擇合適規(guī)格的互感器，既要滿足測量精度也要滿足電壓互感器的容量。2.2 造成PT 柜（3PT-Y 形接法） 的電壓互感器燒毀的原因有三方面（1） 電壓互感器的諧振; （2） 電壓互感器的過載; （3）PT的= 二次短路。（備注： 電壓互感器簡稱PT ）

　?。?） PT 的鐵磁諧振

　　在中性點不接地系統(tǒng)中，由于高壓電纜和開關設備母排存在對地電容，它與中性點接地的PT 的高壓繞組形成并聯(lián)。- 一旦變壓器、電壓互感器、消弧線圈等電磁設備的高壓繞組受到某種原因擾動，電感飽和程度不一樣，與對地電容形成諧振回路，就有可能激發(fā)產生持續(xù)的鐵磁諧振。鐵磁諧振可以是基波諧振、高頻諧振、分頻諧振。基波諧振通常表現為兩相電壓升高，一相電壓降低，基頻諧振和工頻電壓是同頻率，比較容易從電源獲得能量，所以基頻諧振能產生很大的過電流，有時表現得非常強烈，比較容易造成PT燥炸。高頻諧振其主要危害在于過電壓倍數較高，往往引起主設備的絕緣被擊穿或PT爆炸，后果十分嚴重。

　　分頻諧振總是表現為兩相電壓同時升高，它的主要危害也是產生過電流，分頻諧振引起的過電流盈沒有基頻諧振過電流大，但也往往超過了PT 的熱穩(wěn)定允許電流值，在長期分頻諧振作用下也可能燒毀PT。

　　諧振產生的過電壓的幅值雖然不高，但因過電壓頻率往往遠低于額定頻率，鐵心處于高度飽和狀態(tài)，其表現形式可能是相對地電壓升高，勵磁電流過大，或以低頻擺動，引起絕緣閃絡、避需器炸裂、高值零序電壓分量產生、虛幻接地現象出現和不正確的接地指示。嚴重時還可能誘發(fā)保護誤動作或在電壓互感器中出現過電流引起PT柜的PT燒壞。具體表現為本體炸裂、內部絕緣物質噴出故障，使系統(tǒng)不能正常運行。

　　鐵磁諧振的常用消除辦法除了選用勵磁特性比較好的PT外，還有：

　　（a）PT 一次的中性點加裝非線性阻尼電阻（見圖4）通過中性點電阻，吸收諧振的能量，因此阻值只要足夠大，可以破壞產生諧振的條件即可消諧，中性點電壓在1kV 左右，對PT 不會產生絕緣問題，對分頻諧振效果好。該方法在已廣泛采用，生產定型產品的廠家比較多，在實際運用中都取得了滿意的效果。缺點是阻值太大時，開口三角電壓太低，接地保護可能失效;

　　（b）在PT 開口3 角側并聯(lián)固定（或可變） 阻尼電阻（見圖5）在PT 開口三角接入阻尼電阻，用電流抵消鐵芯的零序磁通，電流越大，效果越好。電阻的選擇須遵循以下原則： 保證接地指示的靈敏度; 能有效消除諧振，系統(tǒng)發(fā)生單相接地時PT 不被燒壞。該方法對高頻和基頻諧振效果好。

　　（c）采用4PT接法（見圖6）

　　4PT接法的閉口三角、零序PT的大電阻和大電感可以消除不同性質的諧波，零序PT的大電阻可有效防止高壓保險的熔斷，同時解決了中性點絕緣問題，解決了開口三角并聯(lián)電阻阻值不易確定的問題，但成本高，外形尺寸偏大。

　?。╠）采微機消諧

　　微機裝置監(jiān)測PT三相電壓和開口三角電壓，當系統(tǒng)出現故障，裝置開始對此信號進行數據采集和數字信號處理，然后對數據進行分析、計算，得出故障類型。如果是鐵磁諧振，系統(tǒng)產即啟動消諧電路，讓鐵磁諧振在阻尼作用下迅速消失。如果是過電壓或單相接地故障，微機系統(tǒng)檢測后，分別給出顯示和報警，。此種方法相對比較簡單，與開口。三角方案的優(yōu)缺點相似，不必擔心阻值問題。

　　（2） PT的過載

　　電壓互感器二次負荷偏重，一、二次電流較大，使二次側負載電流的總和超過額定值，造成PT 內部繞組發(fā)熱增加，尤其是在電壓高于PT額定電壓（10kV）情況下，PT 內部發(fā)熱更加嚴重; 再者，該系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng)，容易發(fā)生鐵磁諧振，諧振導致PT過載，PT 更加容易發(fā)生熱膨脹爆裂。

　　a.以下是PT柜3PT的二次的操作電源AC220V 回路

　　上述高壓系統(tǒng)（ 1進線十計量十PT柜十1出線）采用真空斷路器為ABB的VD4-12/630-25KA AC220V 合閘脫扣器消耗功率250VA; 分閘脫，1器消耗功率250VA;微機保護采用ABB 的SPAJ140C AC220V 微機的電源和輸出繼電器模塊動作條件下的消耗功率為6VA，靜止條件下的消耗功率為4VA;當系統(tǒng)出線短路; 微機動作; 發(fā)出指令跳VD4; 同時事故回路電笛報警響;開斷成功系統(tǒng)總消耗功率為250+6+4+40=300VA;（在交流AC220V 操作系統(tǒng)的事故回路的電源XMa 和XMC 經常被安裝公司的也接線到PT 的KMa和KMC AC220V 回路;此時事故回路電笛DDJ1AC220V 的消耗功率為40VA 其它繼電器和燈的消耗功率暫不計算。若PT柜電壓互感器選0.5/30VA熱極限輸出150VA; PT 容量就不夠嚴重過載; 發(fā)生熱膨脹爆裂（300VA》150VA）。因此只能選JDZX9-10 1.0級/180VA熱極限400VA的電壓互感器，既滿足要求又可以裝在手車里; 或者選如右圖AH3 系統(tǒng)方案; 采用熔斷器手車和固定安裝在柜體內的多種大容量的非標準電壓互感器; 如JDZX11-10C 0.5/120VA 熱及限800VA 的選擇。這種系統(tǒng)方案可以滿足測量精度和容量的要求。

　?。?） PT 的二次短路

　　PT 二次不允許短路，電壓互感器二次側線圈匝數比一PT勢必在次側線圈匝數要少，但線徑較大，一旦二次側短路，次側引起很大的短路電流，短路造成PT單相諧振，造成互感器燒毀。