35KV电压互感器高压保险频繁熔断原因浅析
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摘 要：随着电力系统的高速发展和日益提高的生态环境要求，当前无人或少人值守运行模式已成为变电站的主要运行模式。其中电压异常是变电站工作中经常出现的问题，其中最经常发生的是高压熔断器熔断问题。少人或者无人值守模式下高压熔断器熔断问题类的故障有时得不到及时处理，在电压消失或不平衡时可能会引起继电保护误动，导致故障的影响范围扩大。因此有必要对35KV电压互感器高压保险频繁熔断问题，进行准确分析判断，明确故障原因，采取及时有效的应对措施，确保变电站运行正常。
关键词：电压互感器;高压保险;熔断原因
1 引言
电压互感器（简称PT）是电力系统中不可或缺的重要电气设备，它将一次回路的高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，为测量、计量仪表及继电保护和自动装置提供所需的电压量。在35kV及以下系统中电压互感器一般经隔离刀闸和高压熔断器接入母线，当电压互感器内部故障或与系统连接线路发生短路故障时，高压熔断器熔断，切断故障点或将电压互感器与故障源隔离，从而缩小故障范围，保护设备安全。在实际运行中，电压互感器高压熔断器熔断故障时有发生，通常在更换高压熔断器后系统即恢复正常，往往没有引起足够重视，进而对故障进行深入分析和采取针对性处理措施，致使后续仍可能发生熔断故障甚至频繁熔断情况，影响系统的安全稳定运行。
2 35KV电压互感器侧熔丝熔断原因分析
频繁发生35KV电压互感器一次侧熔丝熔断的比较典型的是我辖区一个220KV枢纽变电站，其35KV负荷主要为工业负荷，出线负荷大，且全部为动力负荷，用户端就地无功补偿做的不够到位，该变电站在35KV母线上采取了多组、大电容，对其无功进行补偿，整体处于欠补偿方式;而用户机组多，容量大，而且操作较为频繁。其变电站整体所处环境为工业重污染区，环境较为恶劣，粉尘污染是主要污染物;周围的空气湿度较大。产生35KV电压互感器侧熔丝熔断问题的的原因主要分为以下几种类型：（1）因为电压互感器一、二次绕组绝缘或消谐器绝缘下降而引起熔丝熔断。（2）因为低频饱和电流而引起电压互感器一次熔丝熔断。（3）因为铁磁谐振过电压而引起电压互感器一次侧熔丝熔断。（4）电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配也易导致发生一次侧熔丝熔断。（5）天气异常雷云闪电时，电压互感器易发生多相高压熔丝熔断。
通過对该变电站历次35KV电压互感器一次侧熔丝熔断前后的负荷、电压、功率因数、用户有无大容量电机启停等因素的综合分析后，认为最符合该变电站运行性质的应该是：铁磁谐振过电压引起的电压互感器一次熔断器熔丝熔断。该变电站中性点不接地35KV系统，正常运行时由于三相对称，电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统对地电容，即XL>XC，当两者并联后是互相等值电容，系统网络的对地阻抗呈现容性而电网中性点的位移基本接近于零。当系统发生冲击干扰时，如断路器突然合闸或线路中发生瞬间弧光接地现象，都可能使三相中的一相或两相电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致A相对地导纳Y1不等于0，这样，三相对地负荷变成不平衡的了。系统的中性点就发生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压（零序电压）急剧上升，如果系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就会形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压。
该变电站35KV负荷的特点就是大电机的工业负荷，三相负载的不平衡带来三相电压的不平衡，而大电机起动电流中含有大量的高次谐波，会与电网电容形成高次谐波谐振。发生高次谐波谐振时过电压很高，但是一般电流不大，经常会使设备绝缘损坏。电压互感器的激磁饱和会产生谐波电压，如果中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电，由于未产生各相谐波电流的通路，故各相中会出现谐波电压，各相谐波电压会在辅助绕组开口三角处产生合成电压。
3 35KV电压互感器侧熔丝熔断应对措施
3.1 防止产生铁磁谐振
在设备的采购环节就要就针对性的进行，在35KV变电站系统中使用电容式电压互感器或者选用励磁特性好的电压互感器。励磁特性是铁芯的磁化曲线，是互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线。因此使用电容式电压互感器或者选用励磁特性好的电压互感器，在一定程度上可以防止因电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振产生电压互感器一次侧熔丝熔断的问题。
3.2 加装消谐器装置
消谐器作为一种高容量的非线性电阻器，其主要安装在 PT一次绕组接线中性点和地之间，其主要的作用是限制电流和阻尼。在我国 6 到 35k V 电网实际运行过程中，其中性点通常不做接地处理，PT 一次绕组就成母线上唯一的接地金属。当单相消失或者接地时，对地的电容会有一个充电或者放电的过程，此时就可能产生较大的电流，进而熔断 PT 熔丝，严重影响了电网的正常运行。而将消谐器安装在母线的电压互感器上，就会起到有效抑制涌流，因而，基于涌流抑制的角度而言，消谐器具备的电阻越大发挥的作用也就越好。例如将二次消谐器安装在互感器的二次测，这样就可以最大程度的发挥消谐器的作用，实现了自动调谐和自动跟踪的作用。
4 35KV电压互感器侧熔丝熔断的其他措施展望
4.1 增大对地电容破坏谐振条件
在变电站系统中增加并联电容器组投入，同时根据运行的需要进行并联电抗器的投入，增加自动投切电容装置是最有效的解决方案。因为电力用户的负荷通常是处于不断变换中的，及时进行电容器组的投退，是补偿电力系统无功，稳定系统电压的可靠保证。从而在源头上减少引起系统铁磁谐振的有效条件。
4.2 在系统的零序回路加阻尼电阻
增加阻尼电阻主要是在一次绕组中性点或者开口三角绕组处加装消谐器或非线性电阻。其中在一次绕组中性点加装非线性电阻是为了起阻尼与限流的作用，将一个足够大的接地电阻R0接电压互感器高压绕组中性点。在单相故障消失时低频饱和各电流经过电阻R0后进入大地，大部分压降加在接入电阻上大大抑制了低频饱和电流，使电压互感器高压熔丝不易熔断;同时由于这个电阻R0是串联在零序电压回路，使电压互感器饱和过电压的大部分电压降落在电阻R0上，从而避免了铁芯饱和，降低了电压互感器饱和过压而发生引起熔丝熔断问题。在开口三角绕组处加装消谐器或非线性电阻相当于在电压互感器高压侧结线绕组上并联一个电阻，是在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻R0，只有在电网有零序电压时这一电阻才出现，正常运行时零序电压绕组所接的R0不会消耗能量。由电路并联原理得知，R0值越小在电压互感器励磁电感L上并联电阻就越小，当R0小于一定值时电压互感器饱和而引起电感的减小，不会明显引起电源中性点位移电压。当R0→0，即将开口三角形绕组短接，则电压互感器三相电感值就变成三相相等，电压互感器饱和电压也就不存在了。这一点，我们在实际工作中通过计算，在开口三角绕组处加装阻尼电阻，效果比较明显。
通过对35KV电压互感器一次侧熔丝频繁熔断的原因分析，并根据我辖区供电负荷的特点，采取针对性的措施，使我辖区内变电站繁发生35KV电压互感器一次侧熔丝熔断的问题得到了很大改善。确保了供电的可靠性。
参考文献：
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