电压互感器高压熔断器熔断原因分析与预防措施

电压互感器高压熔断器熔断原因分析与预防措施
【摘要】电压互感器（PT）是电力系统中重要的测量和保护用设备。

在电压互感器与电气主接线之间，一般有高压熔断器作为保护。

高压熔断器具有结构简单，便于检修维护等优点，被广泛的应用。

在中性点不接地系统中，当系统中的电容电流较大时，容易引发PT一次高压熔断器熔断的事故，会使电量计费，保护工作等受到影响，而且更换PT一次高压熔断器本身也会对人力、物力造成浪费，影响设备的安全稳定运行。

因此，研究PT一次熔断器熔断原因和解决办法就尤为重要了。

【关键词】电压互感器；高压熔断器；PT一次高压熔断器熔断；铁磁谐振
0 引言
2014年12月24日15：26分，某XX机组DCS监视画面发电机出口电压UAB和UBC两相较正常运行时20kV有所降低，其值下降为19.3kV。

通知继保人员后对变送器屏的相关电压量进行测量，发现A相、C相二次电压为57.7V，B相电压下降为55.3V左右。

检查PT就地端子箱相应PT后发现从PT根部电位就已经降低，判断为PT一次侧高压熔断器熔断，待将B相PT小车拉出来后检查高压熔断器，发现B相高压熔断器熔断。

更换新高压熔断器后恢复PT小车，电压显示恢复正常。

本文结合此次PT一次高压熔断器熔断的事故分析和处理过程，对PT一次高压熔断器熔断后的故障现象进行分析，并对PT一次高压熔断器熔断的原因和预防措施进行探究。

1事故发生机组电气系统概况
1.1呼热电气系统主接线概述
事故发生机组共有2台发电机，电压等级为20kV，容量为300MW，分别通过两台升压变将电压等级升至220kV后接入220kV变电站。

1.2发电机机端电压互感器配置概况
机组的发电机出口有3组电压互感器，第三组电压互感器变比为20kV/57.7V/57.7V/33.3V以下简称3PT。

3PT为匝间保护专用PT，有3个二次绕组，分别为3TV01、3TV02、3TV03，其中第一个绕组3TV01，供给发变组保护A屏、B屏，用于发电机匝间保护。

3TV02供给变送器屏和励磁调节器的B通道。

3TV03为开口三角形绕组，为发电机匝间保护提供零序电压。

3TV02这组电压量引至变送器屏后，用于引接3个电压变送器，5个有功变送器，1个无功变送器，2个频率变送器，电压并联引接。

电压变送器输出提供给DCS系统，为监视和机组同期并列所用。

5个功率变送器，其中1个输出送至DCS，为监视所用；3个输出送往DEH系统，参与功率电调逻辑；1个送往
DEH系统，参与功率协调逻辑。

2发电机机端PT一次高压熔断器熔断事故发生过程
2.1事故发生前工况
2014年12月24日15时27分2号机组有功负荷244MW，无功123MVar；发电机机端电压UAB 20.2kV，UBC 20.2kV，UCA 20.2kV。

此后，发电机机端电压UAB 和UBC下降为19.2kV，无功功率上升为136.3 MVar。

2.2事件发生经过
2014年12月24日，由运行人员发XX机组DCS监视画面发电机出口电压UAB和UBC两相较正常运行时20kV有所降低，其值下降为19.3kV，即通知继保人员。

由于DCS监视画面的电压量取自发变组变送器屏，于是继保人员对变送器屏的相关电压量进行测量，发现A相、C相二次电压均为57.7V，B相电压为55.3V左右。

继续往PT电缆来的上一级PT就地端子箱处检查，发现此组PT的B相在就地端子箱处电压就已经下降至55V，至此可以排除电缆绝缘不良和接线松动等原因。

继续深入检查后发现，此组PT为发电机机端的第三组PT的第二组绕组即3TV02与此组PT处于同一组的另外两个绕组3TV01、和3TV03的B相电压也都降低为55V。

由于PT为分相PT，而除了3PT B相所带绕组电压下降以外，其他几组PT每相均正常。

经检查发现3TV01和3TV03为发变组保护的匝间保护所取得电压量，如果任其电压继续下降可能引起匝间保护误动，造成跳机等严重事故。

3TV02所带的负荷有变送器屏和励磁调节器的B通道。

其中变送器屏的电压变送器为电压监视作用，没有影响，但功率变送器的输出送往DEH系统，参与了电调和协调逻辑，如果电压继续下降则会导致测量功率下降，导致功率误调节，可能引发发电机过流，过负荷等不良运行状态。

另一组送往励磁调节器的B 通道，此时，励磁调节柜运行在A通道上，A通道电压正常，没有影响，但如果此时A通道发生故障，切至B通道，随着电压的降低，励磁调节器会加大励磁电流来升高发电机机端电压，可能会引发发电机过电压，过励磁等故障，造成发电机的非停。

2.3事故处理经过及现象分析
在初步确认为电压互感器一次侧高压熔断器熔断后，准备将3PT的B相从柜中拉出进行检查处理。

由于此PT涉及到发变组匝间保护、励磁调节、有功功率的电调和协调等重要逻辑回路。

所以，事故处理的技术措施尤为重要，略有差错便会引发机组非停、降出力等严重事故。

事故处理技术措施：
1、将发变组A、B屏的匝间保护退出运行，防止处理过程中产生零序电压使匝间保护误动。

2、确认励磁调节器运行于A通道，B通道故障处理时不影响正常运行，但要对励磁调节器的工作进行严密监视，防止由于其他原因发生通道切换引起励磁调节异常。

3、对变送器屏送往DEH的有功功率参与的调节逻辑进行确认，保证其在故障处理时不参与功率调节逻辑。

在安全措施实施完毕后，将3PT的B相小车拉出，取下其高压熔断器后进行检查，发现熔断器已熔断。

符合之前推断的结论。

在PT小车拉出时刻，由于PT的二次侧为Y—Y—△接线，正常两相A、C 相电压通过开口三角TV03绕组感应到一次侧，再通过铁芯感应到星形绕组上，在TV01和TV02上产生33V左右的感应电压。

发变组A、B屏的匝间保护电压B相位33V，励磁调节器B通道的B相电压显示也为33V。

此刻，机组有功功率从240MW下降到160MW，符合理论计算值。

在为PT做高压试验之前，将PT本体的二次接线拆除后，33V的感应电压消失，B相电压下降为0，有功功率下降为正常功率的一半120MW，符合理论计算值。

2.4 事故处理结束
在更换PT一次高压熔断器后，将PT小车恢复后，检查PT就地端子箱处3TV电压ABC三相均恢复为57.7V。

检查发变组保护A、B屏匝间保护电压恢复为57.7V，励磁调节器B通道电压恢复正常，DCS显示发电机机端电压UAB UBC UCA均恢复为20kV。

至此故障处理完毕，恢复之前推退出运行的匝间保护，恢复强制的功率调节逻辑。

3原因分析
根据现场经验及相关资料所知，目前国内已有PT一次熔断器熔断防止措施有
1、在不接地系统中性点装设消弧线圈，可以有效的减小谐振，消除谐振过电压。

2、在PT高压侧中性点串接电阻，或一次消谐装置，安装在PT一次绕组中性点与地之间的高容量非线性原件，起到阻尼与限流作用。

3、PT二次开口三角处接入消谐装置。

作用原理是在发生铁磁谐振时，由消谐装置控制将开口三角绕组短接，在强烈的阻尼作用下谐振迅速消失。

4、限制同一网络中PT的中性点接地的数量。

增大网络的等值电感，破坏
谐振条件，减少谐振发生的可能性。

5、严格控制设备的性能和质量。

在PT选型时采用励磁特性较好的PT。

PT 的伏安特性良好，便不容易进入饱和区，从而不容易形成谐振。

另一方面，要控制PT一次高压熔断器的质量，产品的熔断时间-电流特性曲线要合格，直阻要合格，安装时要保证其解除良好。

4结语
电压互感器（PT）是电力系统中重要的测量和保护用设备。

PT一次高压熔断器熔断的事故，会使电量计费，保护工作等受到严重影响。

所以要结合实际情况，选取合适的防止PT一次高压熔断器熔断的措施便极为重要。

在上述5条措施中，第三条PT二次开口三角处接入消谐装置和第五条严格控制设备的性能和质量，不改变系统一次运行参数，可以有效的减少PT一次高压熔断器熔断次数。

建议逐步将此措施实施，已减少PT一次高压熔断器熔断次数，提高设备运行的可靠性。

同时应增加PT一次高压熔断器熔断报警功能，因为PT一次高压熔断器熔断后，表现到二次电压的下降并不明显，若不能及发现故障，将可能引发更严重事故。

影响设备的安全稳定运行。

参考文献：
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[4]徐亮，谐振接地系统故障分析[硕士学位论文]，昆明，昆明理工大学，2006.。