10kV PT高壓熔斷器頻繁熔斷原因及處理方法

【摘要】本文就某變電站更換10KV母線PT后出現(xiàn)高壓熔斷器頻繁熔斷這一現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，分析并研究了10kV線路接地時(shí)，頻繁導(dǎo)致母線PT高壓熔斷器熔斷的深層次原因，并提出了解決措施，提出處理方法并消除故障，為今后可能出現(xiàn)的類似問題提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】電壓互感器；PT高壓熔斷器；頻繁熔斷；解決措施

2009年2月某變電站更換兩組10kV互感器，將型號為JSJW-10Q油浸式PT更換為型號為JDZX9-10Q干式PT后，該電壓互感器多次出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷現(xiàn)象，本人結(jié)合自己多年變電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就該站10kV電壓互感器高壓熔斷器熔斷這故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、危害、故障分析及處理方法進(jìn)行了分析和探討。

一、電壓互感器的作用

①將一次回路的高電壓轉(zhuǎn)為二次回路的標(biāo)準(zhǔn)低電壓，監(jiān)視母線電壓及電力設(shè)備運(yùn)行狀況，并提供測量儀表、繼電保護(hù)及自動裝置所需電壓量，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

②使二次回路可采用低電壓控制電纜，且使屏內(nèi)布線簡單，安裝、調(diào)試、維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測量。

③使二次與一次高壓部分隔離，且二次可設(shè)接地點(diǎn)，確保二次設(shè)備和人身安全。

二、電壓互感器損壞及高壓熔斷器熔斷的危害

①對變電設(shè)備的危害：一般情況下，10kV系統(tǒng)中最常發(fā)生的異常運(yùn)行現(xiàn)象是諧振過電壓。雖然諧振過電壓幅值不高，但可長期存在。尤其是低頻諧波對電壓互感器線圈設(shè)備影響的同時(shí)可能會危及變電其它設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重的可使母線上的其它薄弱環(huán)節(jié)的絕緣擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故甚至大面積停電事故。

②對運(yùn)行方式的危害：出現(xiàn)電壓互感器燒壞及高壓保險(xiǎn)熔斷現(xiàn)象后，如不能馬上修復(fù)，將導(dǎo)致10kV母線不能分段運(yùn)行。

③對人員的危害：一旦發(fā)生電壓互感器損壞或高壓保險(xiǎn)熔斷現(xiàn)象，將會給運(yùn)行人員巡視設(shè)備時(shí)造成人身傷害。

④降低供電可靠性和少計(jì)電量：若電壓互感器損壞或高壓保險(xiǎn)熔斷，則無法準(zhǔn)確計(jì)量，直接造成電量損失或計(jì)量不準(zhǔn)確。同時(shí)保護(hù)電壓的消失將嚴(yán)重危及供電設(shè)備的安全運(yùn)行。

三、PT高壓熔斷器熔斷的常見原因

在實(shí)際運(yùn)行中，電壓互感器高壓熔斷器經(jīng)常會發(fā)生熔斷現(xiàn)象，其原因主要有以下幾種：①系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境變化，出現(xiàn)危及系統(tǒng)安全運(yùn)行的鐵磁諧振，引起電壓互感器一、二次側(cè)熔斷器熔斷。②一次系統(tǒng)發(fā)，生單相接，產(chǎn)生弧光接地過電壓。③二次負(fù)載過重，將導(dǎo)致電壓互感器熔斷器熔斷。④低頻飽和電流可引起電壓互感器一、二次熔斷器熔斷。⑤電壓互感器一、二次繞組絕緣降低、短路故障或消諧器絕緣下降可引起一、二次側(cè)熔斷器熔斷。⑥電壓互感器X端絕緣水平與消諧器不匹配導(dǎo)致一、二次側(cè)熔斷器熔斷。⑦操作方法不當(dāng)，不按規(guī)程操作。

四、實(shí)際案例

2009年2月，某變電站將兩組型號為JSJW-10Q的10kV 油浸式互感器更換為型號為JDZX9-10Q的干式互感器。投運(yùn)后不久，該電壓互感器的高壓熔斷器多次出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象（見表1）

2009年3月12日56PT開始出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷。故障出現(xiàn)時(shí)，變電站運(yùn)行人員依據(jù)《變電站現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程》進(jìn)行處理，及時(shí)更換已熔斷的高壓熔。3月15日，56PT又出現(xiàn)A相、B相高壓熔斷器熔斷，有關(guān)人員對56PT器身進(jìn)行全面檢查和高壓試驗(yàn)，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何異常。3月16日，10kV Ⅵ母線互感器56PT出現(xiàn)A相、C相高壓熔斷器熔斷。對這次高壓熔斷器熔斷，我們采取了加固56PT一次N端接地，并再次對56PT進(jìn)行高壓試驗(yàn)。由表1可見，56PT這三次高壓熔斷器熔斷時(shí)，該段母線均有10kV線路接地。

該站10KV母線PT高壓熔斷器的頻繁熔斷，不僅嚴(yán)重影響電度計(jì)量的準(zhǔn)確性，而且對系統(tǒng)的安全運(yùn)行也造成了影響。因此對這種現(xiàn)象進(jìn)行分析并找出解決方案具有十分重要的意義。

五、故障分析

根據(jù)PT高壓熔斷器熔斷的常見原因，結(jié)合現(xiàn)場的故障現(xiàn)象以及相關(guān)的高壓試驗(yàn)結(jié)果，排除了由PT本身絕緣降低及操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻母邏喝蹟嗥魅蹟?，?jīng)過分析與討論，初步認(rèn)為故障主要原因可能是系統(tǒng)產(chǎn)生鐵磁諧振引起的。

電力系統(tǒng)的任一回路都可簡化成電阻R、感抗wL、容抗1/wC的串并聯(lián)回路。不管是串聯(lián)還是并聯(lián)回路，當(dāng)容抗1/wC和感抗wL相等時(shí)，這個(gè)回路就會發(fā)生諧振?；芈分械碾姼性碗娙菰蜁a(chǎn)生過電壓和過電流，此時(shí)的電場能量（電容）與磁場能量交換達(dá)到最大值。在高壓回路中，由于線路等電氣設(shè)備對地存在分布電容，再加上電壓互感器之類的非線性鐵磁元件電感的存在，具備了構(gòu)成諧振的必要條件，一旦系統(tǒng)電壓發(fā)生擾動，就有可能會激發(fā)諧振，由于鐵磁元件的非線性（如鐵芯飽和時(shí)感抗會變?。@一諧振會進(jìn)一步增大，當(dāng)出現(xiàn)wL=1/wC時(shí)，這種諧振稱為鐵磁諧振。鐵磁諧振對地產(chǎn)生很高的過電壓，此電壓可能是額定電壓的幾倍至幾十倍，致使瓷絕緣放電，絕緣子、套管等的鐵件出現(xiàn)電暈，電壓互感器一次熔斷器熔斷，嚴(yán)重時(shí)將損壞設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生鐵磁諧振的具體原因，可能有以下幾方面：①中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地、單相斷線或跳閘，三相負(fù)荷嚴(yán)重不對稱等。②與電壓互感器鐵芯的飽和程度有關(guān)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中使用中性點(diǎn)接地的電壓互感器時(shí)，若其鐵芯過早飽和則更容易產(chǎn)生鐵磁諧振。③倒閘操作過程中由于運(yùn)行方式恰好構(gòu)成諧振條件，如三相斷路器不同期分合時(shí)，都會引起電壓、電流波動，引起鐵磁諧振。

由于本次電壓互感器高壓熔斷器熔斷的故障是更換電壓互感器后才頻繁產(chǎn)生，因此進(jìn)一步認(rèn)為：由于新舊PT結(jié)構(gòu)的不同，致使該變電站10kV設(shè)備在外界系統(tǒng)發(fā)生不對稱接地時(shí)更容易發(fā)生諧振，結(jié)果導(dǎo)致56PT、51PT的高壓熔斷器頻繁熔斷。

六、解決措施

防止鐵磁諧振一般采用的方法：①改變XC/XL的比值，如使用電容式電壓互感器（CVT）或在母線上接入一定大小的電容器，使XC/XL﹤0.01來避免諧振。②電壓互感器開口三角繞組兩端連接一適當(dāng)數(shù)值的阻尼電阻R（約為幾十歐）。③通過改變操作順序來避免諧振電壓的產(chǎn)生。

由于該變電站10kV系統(tǒng)是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，決定在PT與中性點(diǎn)之間安裝一次消諧裝置，來解決因鐵磁諧振引起過電壓而導(dǎo)致10kV母線PT高壓熔斷器頻繁熔斷這一故障問題。2009年4月22日，在10kV 56PT及51PT的中性點(diǎn)與接地之間各安裝一個(gè)型號為LXQⅡ-10（6）的消諧裝置。消諧裝置投運(yùn)后至現(xiàn)在，再也沒有發(fā)生PT高壓熔斷器熔斷故障。

結(jié)束語

在實(shí)際運(yùn)行中10kV電壓互感器高壓熔斷器熔斷情況時(shí)有發(fā)生，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大危害。首先，要從互感器本身考慮，如加裝合適的消諧裝置，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和抵御系統(tǒng)故障能力。其次，發(fā)生故障時(shí)，要快速正確處理，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。再次，要不斷總結(jié)使用的經(jīng)驗(yàn)和故障處理的方法，才能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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