35kV PT高压熔断器熔断原因分析及解决措施

35kV PT高压熔断器熔断原因分析及解决措施
摘要：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。

其高压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。

变电站内频繁发生的35kV PT高压熔
断器熔断的现象，严重威胁着电网的稳定运行，本文针对PT高压熔断器熔断的
根本原因做出分析，并提出解决此问题的方向及防范措施。

先介绍电压互感器的
作用、概述电压互感器高压熔断器熔断的常见原因，然后结合变电站现场发生的PT高压熔断器熔断现象,通过理论分析,对变电站PT高压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。

关键词：电压互感器; 铁磁谐振; 高压熔断器熔断; 解决措施
电磁式电压互感器（PT）作为变电站内保护、计量的主要设备，对电力系统
的安全运行起着至关重要的作用，然而PT高压熔断器频繁熔断影响设备正常的
工作，威胁着电网的安全稳定运行。

电压互感器经常出现高压熔断器的两相熔断
情况，造成电能表的准确计量，而且造成安全自动装置的误动作，严重危及电网
的安全可靠运行。

近年来，在公司所属的电压等级35kV及以上的变电站内经常
发生PT高压熔断器熔断现象，严重威胁着电网的安全稳定运行。

经对高压熔断
器熔断的PT进行例行诊断试验，发现因PT自身缺陷、损坏等引起的高压熔断器
熔断很少，而更换PT、PT高压熔断器，加装消谐装置等方法，都不能彻底解决
高压熔断器熔断的问题。

本文了解了高压熔断器熔断原因，根据现场情况做出了
正确处理、力求从根本上解决电压互感器高压熔断器熔断问题，以保证电网的安
全运行。

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 电压互感器高压熔断器熔断的现象
当电压互感器高压熔丝熔断时，熔断相二次电压降低，两相电压应保持断相
出现在互感器高压侧，互感器出现零序电压，导致起动接地装置，发出“接地”信号。

变电站中PT 发生断线事故，是一种常见的故障。

一旦PT 断线失压，会使得
保护装置的电压量发生偏差，而电压量的正确获取是距离保护、带方向闭锁以及
含低电压启动元件的过流保护能否正确动作的先决条件。

在中性点不接地系统中，单相接地时具有以下特点：接地相的对地电压变为零，其它两相的对地电压升高
根号3倍，而三相中的负荷电流和线电压仍然是对称的。

因此在中性点不接地系
统线路保护装置中，PT断线的判据应该能够区分单相接地故障和不对称断线。

PT 三相失压(对称断线) 的判断，各个厂家基本相同，都是按照三相无压，线路有流
进行判断的。

而对于PT 不对称断线，则不尽相同。

3 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。

4 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、二次侧高压熔断器熔断。

（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，将导致电压互感器高压熔断器熔断。

（4）低频饱和电流可引起电压互感器一、二次高压熔断器熔断。

（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、二次侧高压熔断器熔断。

（6）电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配导致一、二次侧高压熔断器熔断。

（7）操作方法不当，不按规程操作。

5 实际案例
5.1 故障情况
2017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。

2018年2月，某变电站将两组型号为JSJW-10Q的35kV 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35kV线路接地现象。

5.2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，电压互感器高压熔断器熔断，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。

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35kV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。

5.3处理方法
2018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35kV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35kV母线PT高压熔断
器频繁熔断这一故障问题。

2019年4月22日，在35kV 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。

5.4故障总结
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100VA（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，引发铁磁谐振，会在PT一次绕组出现数安培到十几安培幅值的瞬间涌流，从而烧断PT0.5A
高压熔丝。

变电站35kV系统采用中性点不接地方式，其母线系统上的Y0接线的PT是中性点不接地电网对地的唯一金属通道，因此, 相对地电容的充、放电途径必然通
过PT一次绕组，PT的励磁电感和系统对地电容形成L-C回路，从而引发铁磁谐
振而出现饱和过电压，并将由通常的工频位移过电压转化为谐波振荡过电压，使PT的励磁电流可达额定励磁电流的几倍到十几倍，造成PT的高压熔丝一相或两
相或三相熔断，甚至使PT因严重过热而烧毁。

电网系统相对地电压不平衡、不稳定、三次谐波电流的出现，或所用三相PT
伏安特性相差过大，造成PT剩余绕组开口电压升高。

6 结束语
在实际运行中35kV电压互感器高压熔断器熔断情况时有发生，给电力系统稳定运行带来很大危害。

首先，要考虑高压熔断器的配置容量问题，同时，还要从
互感器本身考虑，如加装合适的消谐装置，提高设备的稳定性和抵御系统故障能力。

其次，发生故障时，要快速正确处理，防止故障的进一步扩大。

再次，要不
断总结使用的经验和故障处理的方法，才能保证系统的安全稳定运行。

很多情况
下高压熔断器熔断是谐振过电压引起，低频对互感器线圈设备造成影响，使母线
上的其它薄弱环节的绝缘击穿，造成短路事故。

针对变电站35kV母线电压互感器高压熔断器频繁熔断现象,通过故障统计并
结合电压互感器的等值电路进行详细分析.得出了在电力系统发生相对地电容改变、单相接地故障或负荷大幅波动的过渡过程中,电压互感器铁芯深度饱和激发铁磁谐振.从而导致PT高压熔断器熔断的结论;同时提出了在电压互感器二次剩余绕组并
联阻尼器来抑制铁磁谐振、对长线路进行分段换位来抑制零序不平衡电容电流产
生等防止电压互感器高压熔断器熔断的措施。

PT高压熔断器熔断必须引起足够的重视；另外一旦发生电压互感器损坏等一
次设备原因造成的高压熔断器熔断现象，要在确认PT无异常的情况下才可以直
接拉刀闸，若检查PT外观有异常情况高压熔断器未全部熔断的不允许直接拉刀闸，要通过拉母线断路器的方法给PT停电，以免对人员造成伤害；同时PT高压
熔断器的熔断也会降低供电可靠性和少计电量，直接造成电量损失或计量不准确；同时保护电压的消失容易造成保护装置和安全自动装置的误动作，将严重危及供
电设备的安全运行。

所以，PT高压熔断器熔断是不容忽视的问题，应引起足够的
重视。

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