图1　负载损耗

图2　空载损耗

　　从我国配电变压器的发展历程来看，使用单位对变压器的性能指标的要求会越来越高，又反过来促进变压器生产制造和材料配套的技术不断进步。随着非晶合金技术的发展及变压器绝缘技术的进一步提高，配电变压器的发展将会有一个质的飞跃。

姜宏伟（450006　郑州电气装备总厂）

电力系统中具有许多铁心电感元件，例如：发电机、变压器、电压互感器、消弧线圈和并联补偿电抗器等等，这些元件大部分为非线性元件，它们和系统的电容元件由于感抗与容抗的交换，组成许多复杂的振荡回路。如果满足一定的条件，就可能激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压，即通常所称的铁磁共振现象。
　　这种共振现象，引起某些元件的电压升高危及设备的绝缘，同时可能在非线性电感元件中产生很大的过电流，使电感线圈引起温度升高，击穿绝缘，以致烧损。
　　铁磁谐振过电压，谐振的频率可等于外加电源的频率(基波共振)，也可为后者的分数(分次谐波共振)或倍数(高次谐波共振)。中性点不接地系统中比较常见的发生铁磁谐振过电压的情况有：变压器接有电磁式电压互感器的空载母线或容载短路；配电变压器高压线圈对地短路；用电磁式电压互感器在高压侧进行双电源的定相；输电线路一相断线后一端接地以及开关非同步动作等。
　　铁磁谐振过电压的表现形式，可能是单相、两相或三相对地电压升高，或以低频摆动，引起绝缘闪络或避雷器爆炸；或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象——不正确的接地指示；或者在互感器中出现过电流，引起熔断器熔断或互感器烧毁；或者是使小容量的异步电机发生反转现象。
　　1998年12月3日，我局刘家岭变电站值班人员汇报，10kV系统发出接地信号，光字牌亮，A、B两相电压升高，电压表指示到档头。拉开10kV所有出线，接地信号未消除，后检查TV高压侧C相保险熔断，换上后又多次出现以上情况而熔断。同月5日，压负荷拉合开关时，出现三相电压同时升高。1998年12月20日，我局三角塘变电站值班人员汇报，10kVⅡ母发接地信号，A、B相电压升高倍，C相电压为相电压，拉开“三呆线”接地未消失，后拉开“三石Ⅱ线”长线路，接地消失，电压平衡。发生在上述两变电站的情况是典型的中性点绝缘系统中电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压现象。
　　电压互感器通常接在变电所或发电机的母线上，其一次侧绕组接成星形，中性点直接接地，因此各相对地励磁电感L1、L2、L3与导线对地电容C0之间各自组成独立的振荡回路，并可看成是对地的三相负荷。
　　系统的中性点不接地系统，当系统遭到一定程度的冲击扰动，从而激发起铁磁共振现象。由于对地电容和互感器的参数不同，可能产生三种频率的共振：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。各种共振的表现形式如下：
　　基波共振。系统二相对地电压升高，一相对地电压降低。中性点对地电压(可由互感器辅助绕组测得电压)略高于相电压，类似单相接地，或者是二相对地电压降低，一相对地电压升高，中性点有电压，以前者为常见。
　　分频谐波共振，三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高。中性点电压频率大多数低于1/2工频。
　　高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。
　　在正常运行条件下，励磁电感L1=L2=L3=L0，故各相对地导纳Y1=Y2=Y3=Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处于零电位，即不发生位移现象。
　　但是，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致Y1≠Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。如果有关参数配合得当，对地三相回路中的自振频率接近于电源频率，这就产生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压(零序电压)急剧上升。
　　三相导线的对地电压UA、UB、UC等于各相电源电势与移位电压的向量和，当移位电压较低时向量迭加的结果可能使一相对地电压升高，另外两相则降低；也可能使两相对地电压升高，另一相降低。一般以后者为常见，这就是基波谐振的表现形式。
　　电压互感器的一组二次侧绕组往往接成开口三角形式，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压(即中性点位移电压)就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示。显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号，造成值班人员的错觉。
　　由模拟试验中得出，分次谐波谐振时过电压并不高，而电压互感器电流极大，可达额定电流的30～50倍，所以常常使电压互感器因过热而爆炸。基波谐振时过电流并不大，而过电压较高。高次谐波谐振时，一般电流不大，过电压很高，经常使设备绝缘损坏。
　　三次谐波电压的产生可以认为是由电压互感器的激磁饱和所引起的。如中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电。由于未构成三次谐波电流的通路，故各相中出现三次谐波电压，并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生，需要足够高的运行电压，因为电压低时互感器饱和甚微，它所含的三次谐波将极小。
　　基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相位将显著变化，显然随三相线路各相中电压电流数值不同，各相合成导纳的数值和相位差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。
　　在分次谐波谐振时，三相电压同时升高；在基波谐振时，两相电压升高，一相电压降低；在三次谐波谐振时三相电压同时升高。
　　为了消除这种谐波过电压，在中性点非直接接地的系统中，可采取下列措施：
1　选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。
2　在电磁式电压互感器的开口三角形中，加装R≤0.4Xm的电阻(Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗)，或当中性点位移电压超过一定值时，用零序电压继电器将电阻投入1min，然后再自动切除。
3　在选择消弧线圈安装位置时，应尽量避免电力网的一部分失去消弧线圈运行的可能。
4　采取临时的倒闸措施，如投入事先规定的某些线路或设备等。
5　中性点瞬间改为电阻接地。
　　我局在刘家岭、茶山坳、松柏变电站电磁式电压互感器的二次开口三角线圈两侧加装了灯泡，用以消除电感、电容中的交换能量，破坏谐振的条件，达到了消除铁磁谐振的目的。