一起35kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷故障分析

董升 范旭明 張一航 王彥浩

摘 要： 針對(duì)220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷情況展開(kāi)故障分析，提出變電站母線電壓互感器高壓熔絲熔斷的4個(gè)因素分別是一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓、高壓熔絲自身原因。結(jié)合變電站實(shí)際運(yùn)行情況總結(jié)故障原因是熔絲受環(huán)境影響導(dǎo)致性能下降出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，并提出應(yīng)對(duì)措施，幫助運(yùn)行人員及時(shí)、準(zhǔn)確分析判斷故障原因，減少事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 電壓互感器 高壓熔絲 熔斷 故障分析

中圖分類號(hào)： TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2023）12-0038-03

220 kV變電站35 kV母線上裝設(shè)有電磁式電壓互感器（Voltage Transformer，簡(jiǎn)稱TV或壓變），為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量提供電壓值，是一次設(shè)備與二次設(shè)備聯(lián)系的紐帶，是十分重要的輸變電設(shè)備。在接地故障中，電壓互感器一次側(cè)產(chǎn)生的低頻暫態(tài)電壓能夠引起二次電壓波形畸變、測(cè)量誤差加大，嚴(yán)重危害電網(wǎng)設(shè)備安全[1-2]。孫大根[3]介紹了電壓互感器熔絲熔斷的多種原因，從設(shè)備質(zhì)量、檢修工藝、運(yùn)行管理等多方面去解決，同時(shí)出現(xiàn)一次保險(xiǎn)熔斷情況時(shí)，要盡可能利用已有監(jiān)視設(shè)備盡早發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)處理，避免故障擴(kuò)大。王天陽(yáng)等人[4]闡述了一起10 kV電壓互感器故障事件，探討產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)措施。王倉(cāng)繼等人[5]介紹了結(jié)合負(fù)荷性質(zhì)、電壓等級(jí)、消諧裝置配備等情況，對(duì)互感器熔絲熔斷故障典型機(jī)理進(jìn)行研究和分析。

35 kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩或故障時(shí)，電壓互感器高壓熔絲熔斷的事故時(shí)常發(fā)生，但引發(fā)事故背后的原因不盡相同。引發(fā)電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓和高壓熔絲自身原因[4-6]。本文通過(guò)對(duì)220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷事故的分析，總結(jié)事故原因并針對(duì)該類故障提出處理方法，從而為類似事故的分析處理提供參考，幫助運(yùn)行人員及時(shí)、準(zhǔn)確分析判斷故障原因，減少事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

1 故障情況

220 kV華金變35 kV系統(tǒng)采用單母分段接線，自2020年5月26日整體改造投產(chǎn)至今，35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲熔斷過(guò)6次。具體情況為35 kVI段母線電壓互感器C相熔斷2次，A相熔斷1次；35 kVII段母線電壓互感器C相熔斷2次，B相熔斷1次。

2 熔絲熔斷原因分析

2.1 一次側(cè)引線故障

一次側(cè)引線故障是電壓互感器高壓熔絲熔斷的主要原因之一，故障主要由線路接地所引起。35 kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電位即變?yōu)榈仉娢?，非接地相?duì)地電位升高至線電壓，接地相的電容電流將達(dá)到正常電容電流的3倍，這些都可能導(dǎo)致電壓互感器熔絲熔斷。

故障電壓曲線圖見(jiàn)圖1～圖3。在電壓互感器熔絲熔斷時(shí)3U0最大為8.08 kV遠(yuǎn)小于相電壓；而在發(fā)生單相接地時(shí)，3U0將升高至相電壓。因此35 kV系統(tǒng)并未發(fā)生單相接地故障。

2.2 二次回路故障

華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器低壓空開(kāi)為T(mén)IANSHUI 213 GSB2-63M B4空開(kāi)，電壓互感器高壓熔絲電流為0.5 A。電壓互感器一二次容量配合滿足要求。因此熔絲熔斷并非由二次回路故障引起。

2.3 鐵磁諧振過(guò)電壓

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常情況下中性點(diǎn)位移電壓基本為零，且電壓互感器的勵(lì)磁電感大于系統(tǒng)對(duì)地電容，但在以下情況下，會(huì)使電壓互感器工作在不良狀態(tài)，導(dǎo)致電壓互感器三相鐵芯出現(xiàn)不同程度的飽和，電壓互感器電感變小，若該電感與對(duì)地電容相匹配，就會(huì)激發(fā)鐵磁諧振。鐵磁諧振分為基頻諧振、高頻諧振和分頻諧振。

因?yàn)楣收嫌涗浿槐４媪藵M足其啟動(dòng)條件的錄波文件，為進(jìn)一步分析35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓波動(dòng)情況，調(diào)取35 kV母設(shè)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)熔斷前三相電壓幅值均未發(fā)生大幅度變化，最大在28 kV左右，出現(xiàn)在非熔斷相，且該母線電壓互感器為三相四TV接線方式，可以將每相電壓限制在相電壓范圍內(nèi)，可以有效避免鐵磁諧振。因此35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲的熔斷并非鐵磁諧振引起。

2.4 高壓熔絲自身原因

高壓熔絲自身存在的原因，如設(shè)計(jì)缺陷、材料老化、銹蝕等，也可能導(dǎo)致熔絲熔斷。華金變35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲裝在35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器熔絲避雷器手車的下觸頭臂內(nèi)，換高壓熔絲時(shí)需將下觸頭臂的觸頭擰開(kāi)，取出熔絲后更換。

再次分析圖1～圖3，35 kVⅠ段母線電壓互感器高壓熔絲在發(fā)生熔斷之前一段時(shí)間，熔斷相電壓幅值就較非熔斷相電壓幅值低；而在更換熔斷相熔絲后，三相電壓幅值基本相等，說(shuō)明熔斷相熔絲是慢慢開(kāi)始熔斷的，這與35 kVⅡ段母線電壓互感器熔絲熔斷存在明顯區(qū)別。從當(dāng)?shù)睾笈_(tái)調(diào)取35 kV母線設(shè)備動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)高壓熔絲熔斷時(shí)母線上設(shè)備并未發(fā)生任何動(dòng)作。

3 結(jié)論

電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過(guò)電壓和高壓熔絲自身原因。華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲發(fā)生多次熔斷的原因?yàn)椋海?）電壓互感器熔絲在局部高溫、潮濕環(huán)境下性能變差，導(dǎo)致熔絲經(jīng)常熔斷，尤其是C相電壓互感器；（2）35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器在經(jīng)歷夏季梅雨等高溫潮濕環(huán)境后，其性能逐步變差，導(dǎo)致高壓熔絲經(jīng)常熔斷。

為了減少熔斷事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，提出以下應(yīng)對(duì)措施：（1）在35 kV開(kāi)關(guān)室裝設(shè)除濕機(jī)、空調(diào)等環(huán)境溫濕度控制設(shè)備，觀察使用后效果；（2）加強(qiáng)設(shè)備巡視，做好35 kV母線電壓監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況；（3）結(jié)合年檢工作，測(cè)試35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器特性是否滿足要求。

參考文獻(xiàn)

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