35KV電壓互感器高壓保險頻繁熔斷原因淺析

（新疆天富能源股份有限公司供電分公司，石河子市，832000） 蔡明輝

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和日益提高的生態(tài)環(huán)境要求，當(dāng)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(jīng)常出現(xiàn)的問題，其中最經(jīng)常發(fā)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(dǎo)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(zhǔn)確分析判斷，明確故障原因，采取及時有效的應(yīng)對措施，確保變電站運行正常。

1 常見的35KV電壓互感器側(cè)熔絲頻繁熔斷類型

目前變電站常見的電壓互感器主要有電容式電壓互感器和電磁式電壓互感器兩種。電容式電壓互感器主要由電容分壓器和中壓變壓器兩部分組成，是由串聯(lián)電容抽取電壓，再經(jīng)變壓器變壓作為表計、繼電保護等電壓互感器。電壓互感器可隔開高壓電系統(tǒng)保證工作人員和設(shè)備安全，其主要功能是按一定比例將高壓電變換成標(biāo)準(zhǔn)的100V低壓電。電容式電壓互感器和常規(guī)的電磁式電壓互感器相比，既可防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁諧振，又在經(jīng)濟和安全上有很多優(yōu)越之處。筆者所在的供電部門所轄的變電站已幾乎全部更換了電容式電壓互感器。

頻繁發(fā)生35KV電壓互感器一次側(cè)熔絲熔斷的比較典型的是我轄區(qū)一個220KV樞紐變電站，其35KV負(fù)荷主要為工業(yè)負(fù)荷，出線負(fù)荷大，且全部為動力負(fù)荷，用戶端就地?zé)o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(huán)境為工業(yè)重污染區(qū)，環(huán)境較為惡劣，粉塵污染是主要污染可物；周圍的空氣濕度較大。

產(chǎn)生35KV電壓互感器側(cè)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(cè)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(dǎo)致發(fā)生一次側(cè)熔絲熔斷。（5）天氣異常雷云閃電時，電壓互感器易發(fā)生多相高壓熔絲熔斷。

2 35KV電壓互感器側(cè)熔絲熔斷原因分析

通過對該變電站歷次35KV電壓互感器一次側(cè)熔絲熔斷前后的負(fù)荷、電壓、功率因數(shù)、用戶有無大容量電機啟停等因素的綜合分析后，認(rèn)為最符合該變電站運行性質(zhì)的應(yīng)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(tǒng)，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(tǒng)對地電容，即XL＞XC，當(dāng)兩者并聯(lián)后是互相等值電容，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對地阻抗呈現(xiàn)容性而電網(wǎng)中性點的位移基本接近于零。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生沖擊干擾時，如斷路器突然合閘或線路中發(fā)生瞬間弧光接地現(xiàn)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(dǎo)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(fā)生飽和，其等值勵磁電感L1相應(yīng)減小，以致A相對地導(dǎo)納Y1不等于0，這樣，三相對地負(fù)荷變成不平衡的了。系統(tǒng)的中性點就發(fā)生了嚴(yán)重的串聯(lián)諧振現(xiàn)象，中性點的位移電壓（零序電壓）急劇上升，如果系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(fā)各種鐵磁諧振過電壓。

該變電站35KV負(fù)荷的特點就是大電機的工業(yè)負(fù)荷，三相負(fù)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(wǎng)電容形成高次諧波諧振。發(fā)生高次諧波諧振時過電壓很高，但是一般電流不大，經(jīng)常會使設(shè)備絕緣損壞。電壓互感器的激磁飽和會產(chǎn)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(chǎn)生各相諧波電流的通路，故各相中會出現(xiàn)諧波電壓，各相諧波電壓會在輔助繞組開口三角處產(chǎn)生合成電壓。

諧波共振的發(fā)生需要足夠高的運行電壓，由系統(tǒng)中不大的對地電容與互感器并聯(lián)形成振蕩回路，振蕩回路的固有頻率為適當(dāng)數(shù)值時將引起高的諧波過電壓。在電壓低時，互感器飽和所含的諧波將基頻情況下的電壓升高，是因為隨鐵心電感飽和程度不同，合成導(dǎo)納可能呈電容性或電感性?；芈分须娏髯兓瘯r，合成導(dǎo)納的數(shù)值和相伴差別將很大，因而引起中性點位移，并使某些相電壓升高。工頻諧振過電壓可導(dǎo)致三相對地電壓同時升高，或者引起“虛幻接地”現(xiàn)象，工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高，可達額定值的3倍以上或者起始暫態(tài)過程中的電壓幅值可能更高，會產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓現(xiàn)象，將會危及電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。分頻鐵磁諧振可導(dǎo)致勵磁感抗成倍下降，使勵磁回路嚴(yán)重飽和，勵磁電流急劇加大，超過額定值導(dǎo)致鐵心劇烈振動，使電壓互感器一次側(cè)熔絲過熱燒毀。

3 35KV電壓互感器側(cè)熔絲熔斷應(yīng)對措施

3.1 防止產(chǎn)生鐵磁諧振。在設(shè)備的采購環(huán)節(jié)就要就針對性的進行，在35KV變電站系統(tǒng)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(cè)開路，二次側(cè)勵磁電流與所加電壓的關(guān)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(chǎn)生電壓互感器一次側(cè)熔絲熔斷的問題。

3.2 增大對地電容破壞諧振條件

在變電站系統(tǒng)中增加并聯(lián)電容器組投入，同時根據(jù)運行的需要進行并聯(lián)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(fù)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(tǒng)無功，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的可靠保證。從而在源頭上減少引起系統(tǒng)鐵磁諧振的有效條件。

3.3 在系統(tǒng)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(jīng)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(lián)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(fā)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(dāng)于在電壓互感器高壓側(cè)結(jié)線繞組上并聯(lián)一個電阻，是在電壓互感器二次側(cè)開口三角形繞組兩端接入阻尼電阻R0，只有在電網(wǎng)有零序電壓時這一電阻才出現(xiàn)，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(lián)原理得知，R0值越小在電壓互感器勵磁電感L上并聯(lián)電阻就越小，當(dāng)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(dāng)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。

4 結(jié)語

通過對35KV電壓互感器一次側(cè)熔絲頻繁熔斷的原因分析，并根據(jù)我轄區(qū)供電負(fù)荷的特點，采取針對性的措施，使我轄區(qū)內(nèi)變電站繁發(fā)生35KV電壓互感器一次側(cè)熔絲熔斷的問題得到了很大改善。確保了供電的可靠性。