10-35kV中性點不直接接地系統(tǒng)中，電壓互感器通常接在變電所或發(fā)電機(jī)的母線上，其一次側(cè)繞組接成 Y 形，中性點直接接地，因此各相對地勵磁電感與導(dǎo)線對地電容之間各自組成獨立的振蕩回路，并可看成是對地的三相負(fù)荷。在正常運行條件下，三相對地負(fù)荷是平衡的，電網(wǎng)的中性點處在零電位，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生沖擊擾動時，可能使一相或兩相的對地電壓瞬間提高，使得電壓互感器的勵磁電流突然增大而發(fā)生飽和，其等值勵磁電感相應(yīng)減小，這樣，三相對地負(fù)荷變成不平衡了，中性點就發(fā)生位移電壓，結(jié)果可能使一相對地電壓升高，另外兩相則降低;鐵磁諧振過電壓的幅值一般不超過 1.5-2.5 倍的系統(tǒng)最高運行相電壓(個別可達(dá)到 3.5 倍《SDJ-79 電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》)，而且持續(xù)時間很長， 無法利用避雷器來限制。
鐵磁諧振過電壓基本上可分為 3 種類型;基波諧振(50Hz)、高次波諧振(3 次波、5 次波、7 次波等)、分頻諧振(2 分頻、3 分頻)。
分頻諧振一般電壓不高，電流較大，鐵心易飽和發(fā)熱，造成絕緣擊穿破壞。
基波和高次頻諧振時，一般電流不大，電壓很高，造成的后果是產(chǎn)品表面閃絡(luò)，層間絕緣擊穿，直接發(fā)生弧光接地。
根據(jù)有關(guān)資料的運行經(jīng)驗也證明以上的論述，發(fā)生分頻諧振時，三相對地電壓都升高，且過電壓較低，容易燒毀 PT 保護(hù)熔絲;發(fā)生基頻諧振時，一相對地電壓降低，兩相對地電壓升高，且超過線電壓;高頻諧振時，三相對地電壓都升高，過電壓較大。
而解決諧振的方法只有幾種：一、改變線路的參數(shù)，使諧振達(dá)不到激發(fā)的程度;二、通過阻尼抑制來消耗諧振的能量;三、負(fù)荷側(cè)優(yōu)先選用“V-V”接線方案，電源側(cè)選用“Y”型接法;四、選用電容式電壓互感器，但電容式電壓互感器成本高，精度低，過電壓后電容量降低，自諧振等不利因素。因此第二種和第三種則是比較合理的辦法;
目前為了解決 PT 燒毀事故發(fā)生，行業(yè)內(nèi)普遍采用的防諧振措施：加 裝一次消諧器，二次消諧器或消諧 PT 這三種方法。
一次消諧器的核心是串接高容量非線性壓敏電阻，根據(jù)中性點的電壓變化而改變阻值，從而達(dá)到消除諧振的目的。該類消諧的方法最大的缺點就是系統(tǒng)運行的不確定性等因素，造成中性點一直有電壓，一次消諧器長期處于工作狀態(tài)而發(fā)熱失效。
微機(jī)消諧的核心就是在電壓互感器二次開口三角繞組處并聯(lián)可變阻尼，通過二次繞組的阻尼抑制(通過開口三角電壓產(chǎn)生的電流來抑制抵消一次繞組的磁通)來消除諧振。然而在開口三角處接入可變阻尼的方法常常會因阻尼阻值不當(dāng)引發(fā)系統(tǒng)性風(fēng)險，同時微機(jī)也存在信號干擾，故障辨識困難的缺點。微機(jī)消諧的另外一個缺點對長時間諧振問題無法解決，如果有長時間諧振，則剩余繞組長期處于短路狀態(tài)，則會造成互感器鐵心發(fā)熱而失效。
系統(tǒng)的運行方式是實時變化的，即使在選擇設(shè)備時盡量避免電廠電容參數(shù) 耦合，仍無法完全避免諧振產(chǎn)生，降低 PT 的磁密將是解決問題的關(guān)鍵所在，因此 4PT 方案就凸顯出其優(yōu)點了。而 4PT 方案則是經(jīng)過了多年的運行和改進(jìn)，已經(jīng)趨于成熟和完善。
下面就簡要說明一下 4PT 對 3 種諧振的關(guān)系。
1. 基頻和高頻諧振：諧振電壓與諧振頻率的關(guān)系
以上是彼德遜曲線做的模擬曲線，左邊是2 種樣品的伏安特性曲線，右邊是諧振區(qū)域的曲線，其中U 為試驗電壓的相電壓，√3Uph 為鐵芯電感的額定線電壓，并取U=√3Uph 時的勵磁電流作為基準(zhǔn)值。當(dāng)Xc0=1/ωC0 在一定區(qū)域內(nèi)則發(fā)生諧振。而這兩種諧振的最明顯特征則是過電壓，所以當(dāng)發(fā)生諧振時，該互感器為全絕緣結(jié)構(gòu)，可以承受住過電壓，消諧PT 一次的高阻又起到了消除諧振的目的。二次繞組的串接，還可以抵消勵磁電流。
2. 分頻諧振：鐵芯磁密與頻率的關(guān)系
其中 e 為匝間電壓，f 為頻率，S 為鐵芯截面積;e，S 為定制，PT 制作之后就無法改變，當(dāng)存在 1/3 分頻，1/2 分頻或者是 2/3 分頻，改變的頻率，那么鐵芯磁密就會有明顯的變化，按最嚴(yán)重的 1/3 分頻其瞬間磁密將達(dá)到 2.4T 左右，鐵芯嚴(yán)重飽和;這種互感器設(shè)計的時候一般磁密為 0.8T，已經(jīng)考慮到單相接地 1.9Upr時 8h 運行，不過此時的磁密僅僅為 1.5T 左右，遠(yuǎn)小于 2.4T，采用消諧 PT 后，發(fā)生故障時電壓會通過中性點將一部分電壓施加到消諧繞組上，此時對于 PT 的磁密就遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其保護(hù)磁密了。
4PT 方案最后的辦法是通過壓差式結(jié)構(gòu)設(shè)計，改變系統(tǒng)的運行方式。
方案一
方案二
方案三
方案一存在的問題就是剩余繞組長期處于短路狀態(tài)，容易造成產(chǎn)品發(fā)熱失 效。
方案二存在的問題是 1a、1b、1c 經(jīng)過消諧 PT 繞組后，容量下降很大，約為30%左右，如果是做為計量使用，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)諧波時，對計量干擾很大，基本不能有效的進(jìn)行電量的測量。
方案三主 PT 測量繞組與消諧 PT 繞組分開，當(dāng)系統(tǒng)故障時，不會影響主 PT 的測量和計量;而消諧 PT 的測量繞組 o、n 通過表計監(jiān)控，可以對如微機(jī)后臺進(jìn)行記錄。消諧 PT 采用壓差式設(shè)計，即一次繞組電阻加大，二次繞組電阻減小的原則設(shè)計，從而降低一次繞組分次波震蕩的暫態(tài)過程，二次繞組導(dǎo)線加粗，提高了二次繞組的過載能力。
但在實際應(yīng)用過程中，還會因諧波問題造成的二次不平衡問題，這情況一般是 3 次諧波造成，穩(wěn)妥的辦法是用頻率表測量一下開口三角處的頻率，如果確實是 3 次諧波的問題，那需要用有源濾波來處理了。
以上是個人經(jīng)驗所談，如有不適之處，望各位朋友指正。
