中节能港建风力发电（张北）有限公司
摘要:风电场多采用将多台风力发电机组并联形式，通过35KV集电线路，将电能汇集至升压站，集电线路通常由架空线路、高压电力电缆混合组成，35KV集电线路结构复杂。同时风电场35KV系统多为不接地或小电阻接地系统。35KV一次PT保险频繁熔断引起SVG等动态无功补偿装置跳闸，部分保护误动作，已经严重影响运行人员日常工作。因此有必要针对风电场35KV一次PT保险频繁熔断问题进行研究分析，并提出解决方案。
关键词:PT一次保险熔断铁磁谐振消谐器
0引言：
我风电场自2010年并网运行，风电场地处丘陵地带，地广人稀，经济较为落后，就地无法消纳，只能通过风电场的220KV进行外送。同时我风电场又处于风电大规模外送的输电通道中，受风力发电同时率的影响，电压波动较大，电能质量较差，35KV一次PT保险频繁熔断。经统计，自2017年2月至2018年5月，我风电场共发生35KV一次PT保险频繁熔断5次，给我公司造成了较为严重的经济损失。
135KV一次PT保险熔断分析：
1.135KV一次PT保险熔断原因分析:
（1）、PT一、二次侧回路发生故障，可能造成PT过流。
（2）、PT内部线圈发生匝间、层间短路或者某相接地故障。
（3）、35KV系统发生铁磁谐振。
1.235KV一次PT保险熔断原因排查:
1.2.1PT一、二次侧回路故障排查
经过对2017年2月至2018年5月，我风电场发生的5次35KV一次PT保险频繁熔断时的运行记录、故障录波信息及保护装置动作信息进行分析，已经排除PT一次回路故障。对二次回路进行绝缘测试，无接地点，基本可以排除PT二次回路故障。同时PT柜内过电压保护器也正常运行，无动作记录，基本可以排除外部过电压。
1.2.2互感器内部线圈发生匝间、层间短路或者某相接地故障排查
2017年7月修试公司对频繁发生PT一次保险熔断的PT进行预防性试验。试验内容包括：a绕组的绝缘电阻，使用2500V兆欧表测试，测试值大于1000MΩ，并且大于出厂值的85%，满足规程规范要求；b绕组交流耐压试验，使用工频耐压试验仪，一次侧绕组测试电压选取85KV，二次侧绕组测试电压选取2KV，一、二侧绕组均通过交流耐压试验，满足规程规范要求；c绕组直流电阻测试，采用直流电阻测试仪对PT绕组进行测试，试验结果与出厂值比较，无明显差异。试验结果表明PT无内部线圈匝间、层间短路或者某相接地故障。
1.2.3系统发生铁磁谐振
通过对客观数据的分析，判定只可能是系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，由于发生单相接地，使母线或线路的电容与PT的电感构成振荡回路，引起铁磁谐振，造成过压、过流。
1.3PT产生铁磁谐振的原因分析
风电场35KV系统中含有大量的储能元件，如PT、变压器等电感元件，与线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件，可组成振回路。当系统发生故障或电网参数发生变化，就很可能发生铁磁谐振。PT这些非线性电感元件正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升，这种现象就是铁磁谐振。
1.4铁磁谐振产生的条件
1.4.1中性点非有效接地系统。
1.4.2振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时。
1.4.3非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路。
1.4.4电感的非线性要相当大。
1.4.5有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，短路故障等。
2铁磁谐振的消除方法
我风电场采用接线组别为YnD11的三相电力变压器，35KV侧没有中性点，为实现单相接地故障的快速切除，我风电场新购置了接地变，人为的引出中性点，然后中性点然后经过小电阻接地，配合线路的零序保护，实现接地故障的快速切除。为消除铁磁谐振，可以采取的措施有以下三种：
2.1更换一次设备，将小电阻接地方式改造为中性点经消弧线圈接地，通过采用消弧线圈此种方法可以有效的消除铁磁谐振。或者将目前采用的电磁式电压互感器更换为电容式电压互感器，但是就我风电场而言更换一次设备，相对其他方式成本较高，不经济，因此不采用更换设备的方法。
2.2采用PT二次消谐法，通常在PT二次侧开口三角中并列白炽灯的方法(见图1)，来抑制谐振的发生，但是此方法只能在谐振初期未完全发散时，通过一定的阻尼，来抑制谐振，对铁磁谐振不完全有效。
2.3采用PT一次消谐法：YO按线的PT高压绕组是中性点不接地系统中唯一的入地金属通道，在PT中性点串联消谐器，能起到消耗能量、阻尼和抑制谐振的作用，还能限制PT中的电流，特别是限制孤光接地时流过PT的高幅值的过电流，也能相应地减小PT每相上的电压，即相应地改善PT伏安特性。通过综合对比，我风电场最终采用PT一次消谐法。
2.3.1一次消谐器安装方式：一次消谐器体积较小，可以采用垂直方式，也可以采用水平方式安装。可以直接固定在PT柜内接地排的螺杆上（注意JDZ－6～10型压变的固定螺栓是不接地的。需将消谐器接地端与接地螺栓相连接），也在以固定在开关柜附近支架上。
2.3.2接线示意图（见图2）：未接消谐器前，三支PT高压绕组尾（XYZ）直接接地或是并联成中性点（O）接地。接消谐器时，必须将直接接地的高压绕组尾或（O）与地断开。消谐器接在中性点上，即O与地之间，中性点不再直接接地。
2.3.4运行效果：针对我风电场35KV一次PT保险频繁熔断问题，已在2018年9月份开展了一次消谐器的安装工作。安装一次消谐器后，未发生过35KV一次PT保险熔断事件。因此可以看出在PT中性点串联阻尼器，能起到消耗能量、阻尼和抑制谐振的作用，还能限制PT中的电流，特别是限制孤光按地时流过PT的高幅值过电流，亦能相应地减小PT每相上的电压，即相应地改善PT伏安特性，有效的预防了铁磁谐振的发生，较其他方法更为经济可靠。
参考文献：封平，《中性点不接地系统PT保险熔断的现象及原因分析》.《建材发展导向；下》2013；P21-22
刘良金，《6KV厂用电母线PT一次保险熔断原因分析及措施》.《中国科技博览》2016年24期
何艳春、陈功，《35KVPT保险频繁熔断原因分析》.《甘肃科技》2011年5月