目前，作為電力系統(tǒng)電能計(jì)量、繼電保護(hù)及載波通信的主要設(shè)備330kV電容式電壓互感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CVT）在西北地區(qū)電力系統(tǒng)中得到了廣泛使用。

　　由于CVT本身結(jié)構(gòu)中含有飽和電感和電容儲(chǔ)能元件，其一次隔離開(kāi)關(guān)操作時(shí)的暫態(tài)性能會(huì)對(duì)變電站繼電保護(hù)正確動(dòng)作產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。例如，2000年銅川330kV桃曲變電站值班員操作330kV母CVT次隔離開(kāi)關(guān)撤運(yùn)時(shí)，開(kāi)斷330kV母C相CVT次刀閘隔離開(kāi)關(guān)后，1號(hào)主變微機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)。1號(hào)主變退出運(yùn)行。事故發(fā)生前變電站內(nèi)一次和二次設(shè)備都正常運(yùn)行。2005年銅川330kV金鎖變電站也發(fā)生了類(lèi)似的事故。筆者主要研究操作330kVCVT次隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中其二次電壓情況，并分析其對(duì)主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作的影響。

　　1CVT次刀閘操作暫態(tài)仿真由于CVT回路中存在帶鐵心的變壓器，當(dāng)系統(tǒng)操作出現(xiàn)較大幅值的過(guò)電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致CVT中的中間變壓器鐵心飽和，鐵心飽和后，其激磁支路相當(dāng)于非線性電感，在此作用下CVT正常的一次和二次之間的線性關(guān)系遭到破壞。二次電壓中激發(fā)出了不同頻率的諧波分量并出現(xiàn)波形畸變，二次電壓已經(jīng)不能正確反映電壓，互感器處于失穩(wěn)狀態(tài)⑴。這種情況很可能導(dǎo)致系統(tǒng)繼電保護(hù)誤動(dòng)作。電磁暫態(tài)計(jì)算程序（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EMTP）是研究電力系統(tǒng)暫態(tài)性能的重要工具。筆者使用可視化版本ATP軟件對(duì)操作CVT一次隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算。

　　由于該330kV變電站所采用的CVT?次隔離開(kāi)關(guān)是分級(jí)操作，在操作過(guò)程中各相的操作會(huì)有比較大的時(shí)間差，仿真計(jì)算時(shí)只操作一相CVT，其他兩相CVT?次不動(dòng)作。

　　1.1CVT?次刀閘分閘操作開(kāi)斷CVT?次隔離開(kāi)關(guān)的瞬時(shí)對(duì)于母線電壓的相位是隨機(jī)的。對(duì)于已經(jīng)確定的變電站設(shè)備和CVT，開(kāi)斷CVT?次隔離開(kāi)關(guān)操作過(guò)電壓操作的主要影響因素是分閘時(shí)電壓相位。

　　是在A、B兩相CVT正常運(yùn)行，母線C相電壓相位為0.、45°和90.時(shí)開(kāi)斷C相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)時(shí)二次電壓波形圖。是在A、B兩相CVT撤出運(yùn)行時(shí)，C相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)在母線電壓相位為90.開(kāi)斷時(shí)二次電壓波形圖。從仿真計(jì)算結(jié)果可以看出，在變電站正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)斷CVT?次隔離開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中，二次電壓振蕩減小到零。開(kāi)斷時(shí)，母線電壓相位對(duì)二次電壓的影響非常微小，可忽略。

　　CVT?次隔離開(kāi)關(guān)在開(kāi)斷過(guò)程中重燃現(xiàn)象是有可能發(fā)生的。考慮一次隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)斷過(guò)程中發(fā)生一次重燃的情況，二次繞組電壓波形見(jiàn)。從波形圖可以看出，如果在開(kāi)斷CVT?次隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中一次隔離開(kāi)關(guān)處發(fā)生重燃，二次電壓將出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)電壓，比較高幅值達(dá)到正常值的7.4倍，隨后振蕩消失。

　　1.2CVT?次隔離開(kāi)關(guān)合閘操作考慮系統(tǒng)中其他參數(shù)不變的情況下，在電壓相角為0.，45.和90.時(shí)，分別仿真計(jì)算CVT?次隔離開(kāi)關(guān)合閘時(shí)二次電壓的情況，其二次電壓波形見(jiàn)。從仿真計(jì)算結(jié)果可以看出，在電壓相角為0時(shí)合閘，CVT二次電壓波形發(fā)生了微小的畸變，但是二次電壓幅值比較低，持續(xù)4個(gè)周波消失。60.時(shí)已經(jīng)開(kāi)始畸變，持續(xù)時(shí)間只有4個(gè)周波。在90.合閘時(shí)，波形畸變比較為嚴(yán)重，幅值達(dá)到了正常值的1.5倍，但持續(xù)時(shí)間也只有5個(gè)周波。

　　1.3影響CVT暫態(tài)性能的因素對(duì)于一定規(guī)格的CVT產(chǎn)品，其電容C的大小是一定的，影響其暫態(tài)性能的因素主要有阻尼器參數(shù)和電壓互感器的鐵心磁密。

　　1.3.1阻尼參數(shù)的影響速飽和阻尼器主要包括速飽和電抗器和阻尼電阻。速飽和電抗器的作用在于，當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，速飽和電抗器飽和，電抗值下降，此時(shí)將與其串聯(lián)的電阻接通，達(dá)到了阻尼諧振的作用。阻尼電阻值的選取將直接影響阻尼的效果。CVT阻尼電阻的大小要與電抗器在過(guò)電壓工頻加分次諧波作用下的電抗值相匹配，以使在同樣過(guò)電壓下產(chǎn)生的阻尼功率達(dá)到比較大值。同時(shí)阻尼器電路的電流也應(yīng)該大于電抗器鐵心達(dá)到飽和的比較小電流，否則需要調(diào)整電抗器的設(shè)計(jì)，阻尼電阻的選擇應(yīng)該在一個(gè)特定的范圍之內(nèi)。根據(jù)計(jì)算，研究的330kVCVT所使用的阻尼電阻應(yīng)小于19.06⑶5.在1.2部分330kVCVT的阻尼電阻值為8.m.現(xiàn)將阻尼電阻值改為2D和20D進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真計(jì)算后二次電壓波形見(jiàn)。從可以看出，當(dāng)阻尼電阻取值比較小時(shí)，CVT發(fā)生了持續(xù)的鐵磁諧振，二次電壓波形發(fā)生了比較大的畸變，電壓幅值達(dá)到了額定值的1.55倍；當(dāng)阻尼電阻增加到20D時(shí)，阻尼的效果明顯改善，諧振在4個(gè)周波內(nèi)消除。在合理范圍內(nèi)，取較大的阻尼電阻有利于諧振的抑制。

　　1.3.2電壓互感器鐵心磁密對(duì)鐵磁諧振的影響1.2部分仿真計(jì)算時(shí)CVT電壓互感器磁密比較低，其磁密曲線見(jiàn)中曲線1.現(xiàn)在選取磁密較高鐵心來(lái)仿真計(jì)算。其磁密曲線見(jiàn)中曲線2.從可以看出，當(dāng)鐵心磁密較大時(shí)，CVT在一次刀閘合閘時(shí)發(fā)生了鐵磁諧振，二次電壓波形發(fā)生了很?chē)?yán)重的畸變，電壓比較大幅值達(dá)到額定值的3.36倍，但由于速飽和阻尼器的作用，諧振在6個(gè)周波內(nèi)消失。

　　會(huì)導(dǎo)致主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作。

　　2CVT二次繞組感應(yīng)電壓分析bookmark3變電站停運(yùn)某母線或CVT時(shí)，必須先將I母、母的CVT并列運(yùn)行，以防運(yùn)行保護(hù)裝置失壓，之后再進(jìn)行倒閘操作。在倒閘過(guò)程中，各相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)操作也有嚴(yán)格順序。在撤運(yùn)某母線CVT時(shí)，必須先開(kāi)斷帶有輔助接點(diǎn)的一次隔離開(kāi)關(guān)，使兩個(gè)根據(jù)以上仿真計(jì)算結(jié)果，CVT?次隔離開(kāi)關(guān)合閘操作過(guò)程中會(huì)有鐵磁諧振現(xiàn)象產(chǎn)生，但是在速飽和阻尼器作用下諧振現(xiàn)象很快消失，電壓幅值和持續(xù)時(shí)間都達(dá)不到主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作的門(mén)坎值，不母線CVT開(kāi)口三角繞組斷開(kāi)，避免兩個(gè)開(kāi)口三角繞組的并聯(lián)。而在投運(yùn)CVT時(shí)，也要嚴(yán)格按照操作順序操作，避免開(kāi)口三角繞組在一次隔離開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中并聯(lián)。開(kāi)口三角繞組并接原理見(jiàn)。

　　如果操作順序不正確，致使操作過(guò)程中的兩個(gè)開(kāi)口三角繞組并聯(lián)，將導(dǎo)致一個(gè)開(kāi)口三角上產(chǎn)生不平衡電壓，疊加到另一個(gè)開(kāi)口三角繞組上，再通過(guò)耦合導(dǎo)致二次繞組電壓發(fā)生變化。如果母一相CVT撤運(yùn)或兩相CVT撤運(yùn)，那么開(kāi)口三角繞組將有100V的電壓。又由于并聯(lián)后的兩個(gè)開(kāi)口三角繞組的6個(gè)CVT剩余繞組串聯(lián)，I母、母開(kāi)口三角繞組各分得50V電壓，每相CVT剩余繞組將分得50/3V電壓。50/3V的電壓將通過(guò)電壓互感器傳遞使I母CVT二次繞組上產(chǎn)生一定的電壓，并疊加到I母各相運(yùn)行電壓上。

　　CVT的二次與三次的變比為（100/姨）/100=0.577，則50/3V耦合到二次繞組上的電壓為9.62V左右。

　　以下對(duì)兩種情況進(jìn)行分析。

　　情況1：變電站中I母CVT正常運(yùn)行，進(jìn)行母CVT投入運(yùn)行操作，母A相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)帶有輔助接點(diǎn)。假設(shè)首先合上母A相CVT次刀閘，此時(shí)在母CVT的開(kāi)口三角繞組上產(chǎn)生100V的電壓。由于I母開(kāi)口三角繞組此時(shí)與母開(kāi)口三角繞組串聯(lián)，I母各相CVT剩余繞組疊加了50/3 V的電壓。此時(shí)I母各相CVT二次繞組電壓向量圖見(jiàn)。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知/=9.62，=57.7V，了額定值的1.17倍。同樣在I母CVT正常運(yùn)行時(shí)，撤運(yùn)母CVT時(shí)，如果首先撤運(yùn)了B相和C相CVT，只留下A相運(yùn)行，也會(huì)發(fā)生同樣的問(wèn)題。

　　情況2：變電站中I母CVT正常運(yùn)行，進(jìn)行母CVT撤出運(yùn)行操作，母A相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)不帶輔助接點(diǎn)。假設(shè)首先開(kāi)斷母A相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)，此時(shí)在母CVT的開(kāi)口三角繞組上產(chǎn)生100V的電壓，I母各相CVT電壓向量見(jiàn)0.I母B相和C相CVT二次電壓升高到63.1V左右，為額定電壓的1.09倍，而I母A相CVT二次電壓則減小到48.1 V.在投運(yùn)母CVT的過(guò)程也會(huì)有同樣的情況發(fā)生。

　　根據(jù)以上分析和變電站提供的事故記錄，330kV桃曲變電站和330kV金鎖變電站的主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)作應(yīng)該屬于上述情況。操作人員在撤運(yùn)桃曲330kV母CVT時(shí)，操作順序錯(cuò)誤，首先拉開(kāi)C相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)，接著開(kāi)斷A相CVT次隔離開(kāi)關(guān)，而帶有輔助接點(diǎn)的B相CVT?次隔離開(kāi)關(guān)比較后才開(kāi)斷，導(dǎo)致I母和母開(kāi)口三角繞組的并聯(lián)沒(méi)有斷開(kāi)。I母B相CVT二次電壓升高到72.1V，達(dá)到了主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作門(mén)坎值，保護(hù)動(dòng)作。金鎖變電站事故是發(fā)生在投運(yùn)線路CVT過(guò)程中，操作人員操作順序錯(cuò)誤，首先合上了帶有輔助接點(diǎn)的一次隔離開(kāi)關(guān)，致使金韓線A相CVT二次電壓升高，達(dá)到主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作門(mén)坎值，保護(hù)動(dòng)作。

　　3結(jié)論仿真計(jì)算結(jié)果表明，CVT?次隔離開(kāi)關(guān)合閘過(guò)程中會(huì)有一定的鐵磁諧振發(fā)生，導(dǎo)致二次側(cè)電壓波形發(fā)生畸變，幅值升高。但由于電壓幅值升過(guò)的幅度很小，并且持續(xù)的時(shí)間也很短，達(dá)不到主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作的門(mén)坎值，主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。如果操作人員在CVT投運(yùn)或撤運(yùn)過(guò)程中操作順序錯(cuò)誤，致使兩個(gè)母線CVT的開(kāi)口三角繞組并聯(lián)，那么一個(gè)開(kāi)口三角繞組的不平衡電壓將平均分配到六個(gè)（下轉(zhuǎn)第118頁(yè)）（30年），同時(shí)其成本非常昂貴，這是阻礙電子式電流互感器產(chǎn)業(yè)化的另外一個(gè)關(guān)鍵因素。所以，目前高壓側(cè)的供能方法一般是采取復(fù)合供能的方式：一次電流較大時(shí)，采用CT供電方式；次電流較小時(shí)，采用激光供能方式。這種方法可以盡量降低大功率激光器工作的時(shí)間，延長(zhǎng)其壽命。但是，也存在兩個(gè)問(wèn)題：①線路檢修后合閘時(shí)，CT供能需要有一個(gè)較長(zhǎng)的建立時(shí)間，此時(shí)只能依靠激光供能，但如果此時(shí)激光器失效，將直接導(dǎo)致互感器不能正常工作，所以，一般要求采用兩個(gè)激光器：一用一備，但這進(jìn)一步加大了成本。CT和激光器的切換控制，必須有?個(gè)合理的控制策略，不能出現(xiàn)供能的“真空”，即一個(gè)切換了，另外一個(gè)還沒(méi)有開(kāi)始供能，所以需要實(shí)現(xiàn)兩種方式切換的預(yù)判。并且，CT供能方式還需要考慮系統(tǒng)短路時(shí)，一次短路電流的沖擊可能造成CT的損壞。這些因素的存在將直接導(dǎo)致供能系統(tǒng)比較復(fù)雜，可靠性降低。

　　4可靠性設(shè)計(jì)如前所述，電子式互感器具有明顯優(yōu)于傳統(tǒng)互感器的諸多特點(diǎn)，但由于電子式互感器包含了傳感技術(shù)、電子技術(shù)、高電壓技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的知識(shí)體系，其整體技術(shù)難度較大。電子式互感器比較終能否全面替代傳統(tǒng)互感器，取決于其長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。電子式互感器可靠性設(shè)計(jì)包含以下主要內(nèi)容。

　　4.1冗余設(shè)計(jì)冗余設(shè)計(jì)是提高設(shè)備可靠性的常用方法。在電子式電流互感器中，構(gòu)成保護(hù)通道的空芯線圈、A/D轉(zhuǎn)換器都必須采用雙重化的冗余設(shè)計(jì)。

　　4.2自檢功能設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵器件，例如：電源模塊、A/D變換器等（上接第115頁(yè)）CVT剩余繞組上，并耦合到CVT二次繞組上與原有的電壓疊加。電壓比較高的一相CVT二次繞組電壓將達(dá)到正常值的1.17倍，加之是手動(dòng)分級(jí)操作時(shí)間比較長(zhǎng)，達(dá)到了主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作門(mén)坎值，保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作。

　　為了避免此類(lèi)事故的發(fā)生操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照操作次序操作CVT?次隔離開(kāi)關(guān)。相關(guān)單位也可以對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。如：改變主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)，當(dāng)母線CVT和線路CVT的二次電壓同時(shí)升高時(shí)，再判定主變過(guò)勵(lì)磁，啟動(dòng)主變過(guò)勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作。如果只有線路或母線CVT二次電壓升高，則不必須具有基本的自檢功能。

　　4.3電磁兼容設(shè)計(jì)采用CT供電或CT復(fù)合型供電的電子式互感器，需要采取保護(hù)措施，使得一次短路時(shí)的大電流沖擊不會(huì)對(duì)供能CT構(gòu)成損壞。同時(shí)，還必須考慮一次短路電流對(duì)低功率鐵芯線圈后續(xù)取樣電路的沖擊及較大的di/dt對(duì)空芯線圈后續(xù)保護(hù)通道電子電路的沖擊。

　　4.4安全性設(shè)計(jì)由于采用了大功率激光器供能，必須采取保護(hù)措施，以防大功率激光在運(yùn)行維護(hù)中可能對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員造成的傷害。推薦的方法：在大功率激光器正常工作時(shí)，一旦檢測(cè)到電源模塊掉電，立刻停止激光器的工作，以防供能光纖回路出現(xiàn)問(wèn)題危及人員安全。

　　5結(jié)論電子式互感器是目前被廣泛關(guān)注的新型電力設(shè)備，而其中關(guān)鍵技術(shù)的精細(xì)研究是直接關(guān)系到電子式互感器比較終能否達(dá)到電力系統(tǒng)高安全性、穩(wěn)定性、可靠性要求的重要因素。