在中性點不接地系統中，電磁式電壓互感器發生鐵磁諧振的根本原因，在于鐵芯在某些激發條件下飽和而使其感抗與線路對地電容的容抗相等所致。如果互感器一次繞組中性點不接地或經高阻抗接地，則各相繞組跨接在電源的相間電壓上，不再與接地電容相并聯，因而TV不會發生中性點位移，也就不會產生諧振。因此采用了在電壓互感器高壓側中點經一個單相電壓互感器接地的接線方式，稱作“4TV”防諧TV。

4TV電壓互感器消諧原理

1 “4TV”接線原理圖如圖1所示

圖1 三相中性點經單相電壓互感器接地接線圖

（N1-三相組VT的一次繞組；N2-三相組VT的二次繞組；N3-三相組VT的剩余電壓繞組；N4-單相VT的一次繞組；Va.Vb.Vc-電壓表 YJ-接地監視繼電器）

圖1中N1是三個單相電壓互感器，應是全絕緣但按相壓設計的接地電壓互感器，本身有一個二次繞組（未畫出）和一個剩余電壓繞組，N4為一個獨立的單相電壓互感器，該互感器可以是全絕緣結構，也可以是半絕緣結構，一般有兩個線圈，一個是二次繞組N2，一個是剩余電壓繞組N3。

因單相電壓互感器 VT2 工作時承受的是零序電壓， 因此也稱零序電壓互感器。由于該互感器勵磁阻大，又具有普通電壓互感器的絕緣水平，因此可以近似看作N′是對地絕緣，即為不接地點。

2 “4TV”接線消諧原理

“4TV”接線的消諧原理，簡單的從穩態分析，即當單相接地時，互感器中點對地有相電壓產生，而主PT仍處于正序對稱電壓之下，互感器電感并不發生改變，在零序回路中僅有單相電壓互感器一種磁化電感，從根本上破壞了鐵磁諧振的條件。

在正常運行時，三相電源對地電壓對稱，N′與N 點對地均為0，即零序電壓互感器不承受電壓，其二次繞組沒有輸出電壓，YJ 繼電器不會動作。

在電網出現單相接地時,零序電壓互感器一次繞組上承受有電源的相電壓，而三相組互感器的一次繞組仍然承受網絡的對稱電壓，亦即與單相短路前并無變化。零序電壓互感器在相電壓下，其二次繞組則輸出電壓，啟動繼電器 YJ而報警。

其短接的開口三角繞組 N3 無電流，而二次繞組N2照常輸出電壓，但電壓表（相電壓）卻在原相電壓疊加了零序電壓 UN′O，短路相電壓表為0，其余兩相為二次線電壓（見圖 2）。

圖2 單相短路三相組互感器一、二次電壓相量圖

由于單相接地后，三相電壓互感器所承受電壓與短路前不變，當短路消失后，各繞組仍然是承受對稱電壓，因此，三相組電壓互感器的電感不變化，不存在飽和現象，也就不會發生諧振。另外，即使存在其他激發條件，但由于中性點不發生位移，也不會發生諧振。

4TV電壓互感器不能消諧原因分析

1 故障簡介

某110kV變電站僅有1臺主變壓器。某日，綜自監控后臺機報出：“35kVⅠ段母線接地”信號，接地選線裝置顯示為35kV某出線故障，母線各相對地電壓顯示很不穩定，三相電壓輪換升、降（最高達到37.4kV），B相最低達到0.7kV。

運行人員將故障情況向調度匯報，檢查站內設備無異常，按調度命令選線查明接地故障線路，用戶轉移負荷以后，將接地故障線路斷路器斷開。與此同時，報出“35kV計量電壓斷線”、#1主變壓器“35kV電壓回路斷線”信號。

檢查35kV母線各相電壓顯示為零，現場檢查發現35kVⅠ段TV柜內冒出濃煙，經確認高壓熔斷器均已熔斷后，將35kVⅠ段TV手車拉到試驗位置。拉出手車以后，檢查35kVⅠ段B、C相TV殼體開裂并流出黑色粘液。

2 故障原因分析

35kVⅠ段母線TV由四只TV組成抗諧振接線，三相TV高壓側“N′”端子相互連接組成星形接線，再接零相TV的A端子。現場檢查發現由“N′”端至零相TV的鋁排對地有放電痕跡（見圖3），A、B相TV的二次接線盒內二次接線燒斷3根，二次接線外絕緣燒熔（見圖4）。

圖3 由“N′”端子至零相TV的鋁排對地有放電痕跡

圖4 A相TV的二次接線盒內二次接線燒斷，外絕緣燒熔

上述情況證明在發生單相接地故障的同時，有過電壓產生。過電壓則可能是由于間歇性弧光接地故障產生的，也可能是接地故障產生了諧振過電壓。由“N′”端子至零相TV的鋁排對地有放電痕跡，說明在TV中性點產生的過電壓，可能高出相電壓很多。

專業人員對A相TV進行試驗，絕緣試驗數據無異常，但其伏安特性較差。TV的伏安特性不好，是中性點不接地系統引發諧振過電壓的主要因素之一。

根據系統發生單相接地故障時的象征分析，三相對地電壓輪換升高、降低，說明系統可能有弧光接地過電壓或諧振過電壓。B相對地電壓最低到0.7kV，各相電壓升高時僅達到37.4kV，雖然與發生弧光接地過電壓、諧振過電壓的特征不十分相符（過電壓時的電壓指示超過相電壓的1.5倍以上）。

變電站綜合自動化系統的遙測數據，當測量數值超過額定值的120%時會“溢出”而不能顯示；因此，仍然可以分析判斷為系統有弧光接地過電壓或諧振過電壓。

弧光接地過電壓或諧振過電壓持續時間較長，TV勵磁電流劇增，繞組絕緣擊穿后短路，導致內部過熱損壞。

手車式開關柜內的TV，其一次中性點（N′）接地及二次繞組的接地電阻可能較大（經手車的輪子接地），是過電壓燒壞TV的因素之一。

35kVⅠ段母線TV由四只TV組成抗諧振接線，為什么沒有防止出現諧振？如圖3所示，由“N′”端連接零相TV的鋁排，穿過鐵板與零相TV連接。該鋁排與穿孔直接相碰，鋁排上雖然有絕緣護套，但該護套僅屬于輔助性絕緣作用。

在發生單相接地故障時,在“N′”端有21kV左右的高電壓，高電壓將絕緣護套擊穿，鋁排即對鐵板（地）放電，零相TV被電弧短接而不能起到消除諧振過電壓的作用。因此，過電壓造成B、C相TV絕緣損壞。

3 預防和改進措施

造成該4TV電壓互感器燒壞的主要原因有：

1) TV伏安特性不好，引發諧振過電壓。

2) 手車式開關柜內的TV，其一次中性點（N′）接地及二次繞組的接地電阻較大（經手車的輪子接地），使接地時對地電壓高。

3) “N′”端子對地絕緣水平不夠，不能承受諧振時產生的過電壓，零相TV被電弧短接而不能起到消除諧振過電壓的作用。

4TV電壓互感器不能防止諧振的根本原因是：“N′”端子對地絕緣水平不夠，不能承受諧振時產生的過電壓，零相TV被電弧短接不能起到消除諧振過電壓的作用。

電力系統中，電壓互感器 N′端子經消諧器或其它方式接地的接線方式，如果不能保證N′端子對地絕緣水平，在發生單相弧光接地時，中性點產生的位移過電壓同樣會擊穿其絕緣，使N′端子直接接地，不能起到消諧作用。

因此，根據國家電網公司反事故措施要求：為保證4TV電壓互感器能夠有效防止諧振過電壓損壞TV可采取以下措施：

選用勵磁特性飽和點較高的，在1.9Um電壓下，鐵芯磁通不飽和的TV。

1) 減小手車式開關柜內TV一次中性點（N′）接地及二次繞組接地的接地電阻。在手車的接地部位裝軟銅辮，與接地體連接（螺栓壓接）；停電檢修時，需要將手車拉出柜外，可以先拆開接地銅辮，再拉手車。

2) “N′”端到零序TV間連接導體的對地絕緣水平必須按照能承受電網線電壓的能力設計。制造廠應規范“N”端連接零相TV的鋁排的接線工藝，加大鐵板穿孔的孔徑或加強穿孔處的絕緣強度，防止發生單相接地故障時使其擊穿。

3) 4TV電壓互感器的TV絕緣水平應全部采用全絕緣設計。

本文編自《電氣技術》，標題為“一起4TV防諧振電壓互感器不能消諧的原因分析”，作者為趙萍好、艾新法 等。