變電站10 kV PT高壓熔斷器頻繁熔斷分析及處理

李 敏，蒙志強，王亞舟，鐘建靈，楊益公

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

變電站中采用了多種高壓電氣設(shè)備。需要通過采用電壓互感器將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，以實現(xiàn)對電氣設(shè)備的電壓信息的采集。電壓互感器的類型較多，一般可以用于測量變電站中的母線電壓，也可以用來測量線路上的電壓，可為變電站中的保護裝置提高電壓信號。變電站運行過程中，常出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷情況，對電氣設(shè)備的安全運行具有一定影響。因此，本文對高壓熔斷器頻繁熔斷的原因進行了分析，并分析了相關(guān)處理措施。

1 變電站10kV PT高壓熔斷器

電壓互感器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。電壓互感器中，一次繞組的匝數(shù)比二次繞組的匝數(shù)多，以便將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。電壓互感器的電壓與匝數(shù)成正比。正常運行時，電壓互感器所接帶的負荷很小，基本只起電壓測量的作用。

圖1 電磁式電壓互感器的工作原理

電壓互感器一次線圈、二次線圈額定電壓之比，稱為電壓互感器的額定變比，即：

其中，一次線圈額定電壓U1n是電網(wǎng)的額定電壓，U2n為二次繞組的電壓。電壓互感器一次側(cè)熔斷器的作用主要是保護電壓互感器。當(dāng)PT上的電壓較高時，則熔斷器首先熔斷，以保證電壓互感器的運行安全，并防止事故范圍進一步擴大，降低電壓異常對PT和電網(wǎng)的影響[1]。對于110 kV及以上系統(tǒng)，電壓互感器一次側(cè)不裝熔斷器。這是由于110 kV及以上系統(tǒng)出現(xiàn)接地時的電弧較大，需要考慮電弧的影響。此外，對熔斷器的容量要求相對較高，設(shè)備制造具有一定困難，所以一般不在PT的高壓側(cè)配置熔斷器。對于110 kV及以上系統(tǒng)，考慮到供電可靠性的要求通常較高，且系統(tǒng)出現(xiàn)接地問題時的短路電流較大，故需要對中性點采用直接接地的方式，以保證系統(tǒng)不受過電壓的危害。對于電壓互感器的二次側(cè)，可配置合理的熔斷器，以保證PT的安全運行。

2 高壓熔斷器頻繁熔斷分析

以某地區(qū)電網(wǎng)中各變電站的高壓熔斷器熔斷情況為例，分析高壓熔斷器頻繁熔斷的原因。該地區(qū)電網(wǎng)各變電站的高壓熔斷器熔斷次數(shù)如表1所示。

由表1可知，該地區(qū)電網(wǎng)中個別變電站高壓熔斷器的熔斷次數(shù)已達到了4次，屬于較為頻繁的熔斷，對PT的安全穩(wěn)定運行具有一定影響。電壓互感器高壓側(cè)熔絲熔斷原因主要包括以3點。（1）互感器內(nèi)部線圈發(fā)生短路故障時，產(chǎn)生的短路電流較大，需要采用熔斷器加以保護。此外，PT也可能發(fā)生接地故障，此時的短路電流通常更大，也需要采用熔斷器加以保護。（2）若PT內(nèi)出現(xiàn)了較高的過電壓，則鐵芯容易產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，PT內(nèi)的電流也會增加較大，需要采用熔斷器加以保護[2]。（3）發(fā)生鐵磁諧振。當(dāng)諧振現(xiàn)象出現(xiàn)時，通常電網(wǎng)中的電壓較高，電流也較大，故需要采用熔斷器加以保護，尤其是單相接地故障出現(xiàn)時，更容易發(fā)生諧振現(xiàn)象，需要采取合理的措施加以避免。

表1 各變電站高壓熔斷器熔斷次數(shù)

鐵磁諧振是指電網(wǎng)中大量非線性電感元件在正常狀態(tài)下，工作在勵磁特性的非飽和區(qū)，但在暫態(tài)過程中，電感工作狀態(tài)會躍變到飽和區(qū)，電感上電壓或其中通過電流突然異常上升[3]。諧振原因為中性點接地系統(tǒng)的110 kV、220 kV變電站母線上通常連接電磁式電壓互感器。由于PT是一種非線性電感元件，當(dāng)發(fā)生斷路器或刀閘操作導(dǎo)致母線通過斷路器的均壓電容供電時，暫態(tài)過程可誘發(fā)鐵磁諧振，引起PT和母線上電壓急劇增加，PT中電流大幅上升，導(dǎo)致PT燒毀、外絕緣閃烙或避雷器爆炸等事故。通常諧振對電力系統(tǒng)的危害較大，需要采用一定方法加以避免，可在PT的低壓側(cè)配置一定容量的熔斷器。

運行中，電壓互感器可能會發(fā)生二次電壓異常。例如，電壓三相之間有一定偏差，若A相所接帶的負荷較大，將引起A相電壓和其他相電壓之間的不平衡。此外，空氣開關(guān)跳開或者其他原因也會導(dǎo)致電壓互感器的電壓出現(xiàn)異常，出現(xiàn)異常的原因主要有以下兩點。（1）互感器本身有問題。電氣設(shè)備運行過程中，應(yīng)加強對電壓互感器的檢查，尤其是對電壓互感器二次側(cè)電壓的檢查。這是由于電壓互感器經(jīng)過電壓變換后，所采集的電壓主要為二次側(cè)電壓。（2）PT二次公共回路及負載有問題?？赏ㄟ^倒閘操作將有問題的一段PT二次回路騰空。電壓互感器在變電站中具有重要作用，能夠為變電站的采集裝置提供信號，故應(yīng)加強對電壓互感器的維護。

3 高壓熔斷器頻繁熔斷的處理

對于發(fā)生過兩次或以上熔斷器熔斷的變電站，建議1年內(nèi)開展PT特性試驗。對于1.9Um試驗電壓下，一次電流（或拆算至一次側(cè)）達15 mA及以上的PT通過立項更換；一次電流（或拆算至一次側(cè)）低于15 mA的PT，暫不更換，但熔斷器更換為2 A（中性點為小電阻接地方式）或1 A（中性點為經(jīng)消弧線圈接地方式）。若為3PT結(jié)構(gòu)，可對中性點增加PT或一次消諧裝置。

對于發(fā)生過一次熔斷器熔斷的變電站，建議結(jié)合停電開展PT特性試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)采取相應(yīng)處理措施。當(dāng)站內(nèi)消弧線圈改小電阻工作時，同步開展PT特性試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)采取相應(yīng)處理措施。

對于小電阻接地系統(tǒng)，應(yīng)配置額定電流為2 A的熔斷器。對于消弧線圈接地系統(tǒng)，應(yīng)配置額定電流為1 A的熔斷器。新采購熔斷器，驗收時必做直阻試驗，與出廠值偏差+5%，視為不合格產(chǎn)品，同批次抽檢1～2支做熔斷特性試驗。對于PT的配置，所有新PT必須驗收出廠試驗、交接試驗，重點關(guān)注勵磁特性試驗，對比試驗數(shù)據(jù)并存檔。對于新站PT配置，建議配置單相4PT或全絕緣PT，二次容量不得低于50 VA/50 VA/75 VA，同時滿足最新技術(shù)條件書中的技術(shù)要求。

4 結(jié) 論

電壓互感器的低壓側(cè)采用熔斷器能夠可靠保障電壓互感器的運行安全。電壓互感器運行過程中，若出現(xiàn)異常情況，熔斷器能夠及時熔斷動作，保證電壓互感器不受損壞。本文主要分析了變電站電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷的原因及相關(guān)處理方法，以保證電壓互感器的安全運行。