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(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(hù)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(jìn)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。

關(guān)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(tǒng)中不可或缺的重要電氣設(shè)備，它將一次回路的高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，為測量、計量儀表及繼電保護(hù)和自動裝置提供所需的電壓量。在35kV及以下系統(tǒng)中電壓互感器一般經(jīng)隔離刀閘和高壓熔斷器接入母線，當(dāng)電壓互感器內(nèi)部故障或與系統(tǒng)連接線路發(fā)生短路故障時，高壓熔斷器熔斷，切斷故障點或?qū)㈦妷夯ジ衅髋c故障源隔離，從而縮小故障范圍，保護(hù)設(shè)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(fā)生，通常在更換高壓熔斷器后系統(tǒng)即恢復(fù)正常，往往沒有引起足夠重視，進(jìn)而對故障進(jìn)行深入分析和采取針對性處理措施，致使后續(xù)仍可能發(fā)生熔斷故障甚至頻繁熔斷情況，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2? 35KV電壓互感器側(cè)熔絲熔斷原因分析

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(jìn)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。

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。

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(jìn)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? 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(wǎng)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(dāng)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(chǎn)生較大的電流，進(jìn)而熔斷 PT 熔絲，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)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(fā)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(fā)揮消諧器的作用，實現(xiàn)了自動調(diào)諧和自動跟蹤的作用。

4? 35KV電壓互感器側(cè)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(tǒng)中增加并聯(lián)電容器組投入，同時根據(jù)運行的需要進(jìn)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(jìn)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。

4.2? 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(jìn)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。

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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張愛東，蘇小雪，周平.某電站35kVPT熔斷器異常熔斷影響因素及抑制措施探討[J].水電與新能源，2018（3）.

[2] 滕建華.35kV站用變C相跌落保險熔斷事故分析[J].通訊世界，2017（15）.

[3] 蘇冬和.電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷的原因[J].農(nóng)村電氣化，2016（7）.