35KV電壓互感器高壓保險頻繁熔斷原因淺析

盧毅

摘? ? 要：隨著電力系統的高速發展和日益提高的生態環境要求，當前無人或少人值守運行模式已成為變電站的主要運行模式。其中電壓異常是變電站工作中經常出現的問題，其中最經常發生的是高壓熔斷器熔斷問題。少人或者無人值守模式下高壓熔斷器熔斷問題類的故障有時得不到及時處理，在電壓消失或不平衡時可能會引起繼電保護誤動，導致故障的影響范圍擴大。因此有必要對35KV電壓互感器高壓保險頻繁熔斷問題，進行準確分析判斷，明確故障原因，采取及時有效的應對措施，確保變電站運行正常。

關鍵詞：電壓互感器;高壓保險;熔斷原因

1? 引言

電壓互感器（簡稱PT）是電力系統中不可或缺的重要電氣設備，它將一次回路的高電壓按比例關系變換成100V或更低等級的標準二次電壓，為測量、計量儀表及繼電保護和自動裝置提供所需的電壓量。在35kV及以下系統中電壓互感器一般經隔離刀閘和高壓熔斷器接入母線，當電壓互感器內部故障或與系統連接線路發生短路故障時，高壓熔斷器熔斷，切斷故障點或將電壓互感器與故障源隔離，從而縮小故障范圍，保護設備安全。在實際運行中，電壓互感器高壓熔斷器熔斷故障時有發生，通常在更換高壓熔斷器后系統即恢復正常，往往沒有引起足夠重視，進而對故障進行深入分析和采取針對性處理措施，致使后續仍可能發生熔斷故障甚至頻繁熔斷情況，影響系統的安全穩定運行。

2? 35KV電壓互感器側熔絲熔斷原因分析

頻繁發生35KV電壓互感器一次側熔絲熔斷的比較典型的是我轄區一個220KV樞紐變電站，其35KV負荷主要為工業負荷，出線負荷大，且全部為動力負荷，用戶端就地無功補償做的不夠到位，該變電站在35KV母線上采取了多組、大電容，對其無功進行補償，整體處于欠補償方式;而用戶機組多，容量大，而且操作較為頻繁。其變電站整體所處環境為工業重污染區，環境較為惡劣，粉塵污染是主要污染物;周圍的空氣濕度較大。產生35KV電壓互感器側熔絲熔斷問題的的原因主要分為以下幾種類型：（1）因為電壓互感器一、二次繞組絕緣或消諧器絕緣下降而引起熔絲熔斷。（2）因為低頻飽和電流而引起電壓互感器一次熔絲熔斷。（3）因為鐵磁諧振過電壓而引起電壓互感器一次側熔絲熔斷。（4）電壓互感器X端絕緣水平與消諧器不匹配也易導致發生一次側熔絲熔斷。（5）天氣異常雷云閃電時，電壓互感器易發生多相高壓熔絲熔斷。

通過對該變電站歷次35KV電壓互感器一次側熔絲熔斷前后的負荷、電壓、功率因數、用戶有無大容量電機啟停等因素的綜合分析后，認為最符合該變電站運行性質的應該是：鐵磁諧振過電壓引起的電壓互感器一次熔斷器熔絲熔斷。該變電站中性點不接地35KV系統，正常運行時由于三相對稱，電壓互感器的勵磁阻抗很大，大于系統對地電容，即XL>XC，當兩者并聯后是互相等值電容，系統網絡的對地阻抗呈現容性而電網中性點的位移基本接近于零。當系統發生沖擊干擾時，如斷路器突然合閘或線路中發生瞬間弧光接地現象，都可能使三相中的一相或兩相電壓瞬間升高。如果由于擾動導致A相對地電壓瞬間升高，這使得A相互感器的勵磁電流突然增大而發生飽和，其等值勵磁電感L1相應減小，以致A相對地導納Y1不等于0，這樣，三相對地負荷變成不平衡的了。系統的中性點就發生了嚴重的串聯諧振現象，中性點的位移電壓（零序電壓）急劇上升，如果系統網絡的對地電感與對地電容相匹配，就會形成三相或單相共振回路，可激發各種鐵磁諧振過電壓。

該變電站35KV負荷的特點就是大電機的工業負荷，三相負載的不平衡帶來三相電壓的不平衡，而大電機起動電流中含有大量的高次諧波，會與電網電容形成高次諧波諧振。發生高次諧波諧振時過電壓很高，但是一般電流不大，經常會使設備絕緣損壞。電壓互感器的激磁飽和會產生諧波電壓，如果中性點絕緣的電源對三相非線性電感供電，由于未產生各相諧波電流的通路，故各相中會出現諧波電壓，各相諧波電壓會在輔助繞組開口三角處產生合成電壓。

3? 35KV電壓互感器側熔絲熔斷應對措施

3.1? 防止產生鐵磁諧振

在設備的采購環節就要就針對性的進行，在35KV變電站系統中使用電容式電壓互感器或者選用勵磁特性好的電壓互感器。勵磁特性是鐵芯的磁化曲線，是互感器一次側開路，二次側勵磁電流與所加電壓的關系曲線。因此使用電容式電壓互感器或者選用勵磁特性好的電壓互感器，在一定程度上可以防止因電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振產生電壓互感器一次側熔絲熔斷的問題。

3.2? 加裝消諧器裝置

消諧器作為一種高容量的非線性電阻器，其主要安裝在 PT一次繞組接線中性點和地之間，其主要的作用是限制電流和阻尼。在我國 6 到 35k V 電網實際運行過程中，其中性點通常不做接地處理，PT 一次繞組就成母線上唯一的接地金屬。當單相消失或者接地時，對地的電容會有一個充電或者放電的過程，此時就可能產生較大的電流，進而熔斷 PT 熔絲，嚴重影響了電網的正常運行。而將消諧器安裝在母線的電壓互感器上，就會起到有效抑制涌流，因而，基于涌流抑制的角度而言，消諧器具備的電阻越大發揮的作用也就越好。例如將二次消諧器安裝在互感器的二次測，這樣就可以最大程度的發揮消諧器的作用，實現了自動調諧和自動跟蹤的作用。

4? 35KV電壓互感器側熔絲熔斷的其他措施展望

4.1? 增大對地電容破壞諧振條件

在變電站系統中增加并聯電容器組投入，同時根據運行的需要進行并聯電抗器的投入，增加自動投切電容裝置是最有效的解決方案。因為電力用戶的負荷通常是處于不斷變換中的，及時進行電容器組的投退，是補償電力系統無功，穩定系統電壓的可靠保證。從而在源頭上減少引起系統鐵磁諧振的有效條件。

4.2? 在系統的零序回路加阻尼電阻

增加阻尼電阻主要是在一次繞組中性點或者開口三角繞組處加裝消諧器或非線性電阻。其中在一次繞組中性點加裝非線性電阻是為了起阻尼與限流的作用，將一個足夠大的接地電阻R0接電壓互感器高壓繞組中性點。在單相故障消失時低頻飽和各電流經過電阻R0后進入大地，大部分壓降加在接入電阻上大大抑制了低頻飽和電流，使電壓互感器高壓熔絲不易熔斷;同時由于這個電阻R0是串聯在零序電壓回路，使電壓互感器飽和過電壓的大部分電壓降落在電阻R0上，從而避免了鐵芯飽和，降低了電壓互感器飽和過壓而發生引起熔絲熔斷問題。在開口三角繞組處加裝消諧器或非線性電阻相當于在電壓互感器高壓側結線繞組上并聯一個電阻，是在電壓互感器二次側開口三角形繞組兩端接入阻尼電阻R0，只有在電網有零序電壓時這一電阻才出現，正常運行時零序電壓繞組所接的R0不會消耗能量。由電路并聯原理得知，R0值越小在電壓互感器勵磁電感L上并聯電阻就越小，當R0小于一定值時電壓互感器飽和而引起電感的減小，不會明顯引起電源中性點位移電壓。當R0→0，即將開口三角形繞組短接，則電壓互感器三相電感值就變成三相相等，電壓互感器飽和電壓也就不存在了。這一點，我們在實際工作中通過計算，在開口三角繞組處加裝阻尼電阻，效果比較明顯。

通過對35KV電壓互感器一次側熔絲頻繁熔斷的原因分析，并根據我轄區供電負荷的特點，采取針對性的措施，使我轄區內變電站繁發生35KV電壓互感器一次側熔絲熔斷的問題得到了很大改善。確保了供電的可靠性。

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