电压互感器高压熔断器频繁熔断原因分析

电压互感器高压熔断器频繁熔断原因分析

作者简介：李贞（1984-），黑龙江密山人，西安供电局，配电运行；吕信岳（1984-），浙江温州人，西安供电局，配电运行。

电压互感器（PT）作为变电站中保护和计量的主要设备,在运行中起着至关重要的作用。其熔断器的频繁熔断不仅造成了经济损失,而且也影响正常的保护和计量工作,成为电网安全运行的隐患。先介绍电压互感器的作用、概述电压互感器熔断器熔断的常见原因，然后结合变电站现场发生的PT熔断器熔断现象,通过理论分析,对变电站PT熔断器熔断现象的根本原因做出解释,为今后可能出现的类似问题提供参考和借鉴。

标签：电压互感器; 铁磁谐振; 高压熔断器熔断; 解决措施

1 电压互感器的作用

（1）把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，监视母线电压及电力设备运行状况，并提供测量仪表、继电保护及自动装置所需电压量，保证系统正常运行。

（2）可以将一次侧的高电压与二次侧工作的电气工作人员隔离，且二次侧可设接地点，确保二次设备和人身安全。

（3）使二次回路可采用低电压控制电缆，且使屏内布线简单，安装、调试、维护方便，可实现远方控制和测量。

2 电压互感器损坏及高压熔断器熔断的危害

（1）对变电设备的危害:一般情况下，系统中最常发生的异常运行现象是谐振过电压。虽然谐振过电压幅值不高，但可长期存在。尤其是低频谐波对电压互感器线圈设备影响的同时可能会危及变电其它设备的绝缘，严重的可使母线上的其它薄弱环节的绝缘击穿，造成严重的短路事故甚至大面积停电事故。

（2）对运行方式的危害:出现电压互感器烧坏及高压熔断器熔断现象后，如不能马上修复，将导致母线不能分段运行。

（3）对人员的危害：一旦发生电压互感器损坏或高压熔断器熔断现象，将会给运行人员巡视设备时造成人身伤害。

（4）降低供电可靠性和少计电量:若电压互感器损坏或高压熔断器熔断，则无法准确计量，直接造成电量损失或计量不准确。同时保护电压的消失将严重危及供电设备的安全运行。

3 PT高压熔断器熔断的常见原因

在实际运行中，电压互感器高压熔断器经常会发生熔断现象，其原因主要有以下几种：

（1）系统运行环境变化，出现危及系统安全运行的铁磁谐振，引起电压互感器一、二次侧熔断器熔断。

（2）一次系统发生单相接，产生弧光接地过电压。

（3）二次负载过重，将导致电压互感器熔断器熔断。

（4）低频饱和电流可引起电压互感器一、二次熔断器熔断。

（5）电压互感器一、二次绕组绝缘降低、短路故障或消谐器绝缘下降可引起一、二次侧熔断器熔断。

（6）电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配导致一、二次侧熔断器熔断。

（7）操作方法不当，不按规程操作。

4 实际案例

2010年8月2日，某变电站35kV I段母线电压互感器高压熔断器A相熔断，型号为xrnp6-40.5/0.5-31.5-1，变电站运行人员依据该站现场运行规程进行处理，及时更换已熔断的高压熔断器，8月7日，35kV I段电压互感器高压熔断器A、C相又发生相继熔断现象，有关人员对电压互感器进行全面检查和高压试验，结果没有发现任何异常。

2009年2月，某变电站将两组型号为JSJW-10Q的10kV 油浸式互感器更换为型号为JDZX9-10Q的干式互感器。2009年3月12日该PT开始出现高压熔断器熔断。故障出现时，变电站运行人员根据相关规程进行处理，及时更换已熔断的高压熔断器。3月16日，该PT高压熔断器又出现A、C相熔断现象。对这次高压熔断器熔断，有关人员采取了加固PT一次N端接地，并再次对该PT进行高压试验。试验表明，这两次高压熔断器熔断时，该段母线均有10kV线路接地现象。

5 故障分析

第一起故障经过检查，排除了由PT本身绝缘降低及操作不当等原因造成的高压熔断器熔断，经过分析与讨论，初步认为故障主要原因可能是由于电压互感器高压熔断器容量配置不足造成的。

第二起故障根据PT高压熔断器熔断的常见原因，结合现场的故障现象以及

相关的高压试验结果，经过分析与讨论，初步认为故障主要原因可能是系统产生铁磁谐振引起的。

电力系统的任一回路都可简化成电阻R、感抗wL、容抗1/wC的串并联回路。不管是串联还是并联回路，当容抗1/wC和感抗wL相等时，这个回路就会发生谐振。回路中的电感元件和电容元件就会产生过电压和过电流，此时的电场能量（电容）与磁场能量交换达到最大值。在高压回路中，由于线路等电气设备对地存在分布电容，再加上电压互感器之类的非线性铁磁元件电感的存在，具备了构成谐振的必要条件，一旦系统电压发生扰动，就有可能会激发谐振，由于铁磁元件的非线性（如铁芯饱和时感抗会变小）,这一谐振会进一步增大，当出现wL1/wC时，这种谐振称为铁磁谐振。铁磁谐振对地产生很高的过电压，此电压可能是额定电压的几倍至几十倍，致使瓷绝缘放电，绝缘子、套管等的铁件出现电晕，电压互感器一次熔断器熔断，严重时将损坏设备。

在实际运行中产生铁磁谐振的具体原因，可能有以下几方面：①中性点不接地系统发生单相接地、单相断线或跳闸，三相负荷严重不对称等。②与电压互感器铁芯的饱和程度有关。在中性点不接地系统中使用中性点接地的电压互感器时，若其铁芯过早饱和则更容易产生铁磁谐振。

③倒闸操作过程中由于运行方式恰好构成谐振条件，如三相断路器不同期分合时，都会引起电压、电流波动，引起铁磁谐振。

由于本次电压互感器高压熔断器熔断的故障是更换电压互感器后才频繁产生，因此进一步认为：由于新旧PT结构的不同，致使该变电站10kV设备在外界系统发生不对称接地时更容易发生谐振，结果导致该PT的高压熔断器频繁熔断。

6 解决措施

2010年9月12日，该变电站将35kV I段母线电压互感器高压熔断器型号由xrnp6-40.5/0.5-31.5-1 更换为xrnp6-40.5/1-31.5-1，再也没有发生PT高压熔断器熔断故障。

由于该变电站10kV系统是中性点不接地系统，决定在PT与中性点之间安装一次消谐装置，来解决因铁磁谐振引起过电压而导致10kV母线PT高压熔断器频繁熔断这一故障问题。2009年4月22日，在10kV PT的中性点与接地之间安装一个型号为LXQⅡ-10（6）的消谐装置。消谐装置投运后至现在，再也没有发生PT高压熔断器熔断故障。

7 事故分析

电网系统内部由于非线性负载造成较大的电流谐波分量（3、5次谐波分量较大），而原设计采用的PT.0.5级100V A（不排除PT励磁特性差）在电流谐波的作用下很容易使铁芯进入铁磁深饱和区，励磁电流增大，感抗下降，引发铁磁