浅析电压互感器熔丝熔断故障处理措施

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摘要：合理有效处理电压互感器熔丝熔断故障可以减小事故的危害，保证电网、设备的安全运行，减小损失。文中主要分析了35KV及以下电压互感器发生此类故障的原因及危害，提出了相应的措施。

关键词：电压互感器；熔断器熔断；铁磁谐振

在实际运行中高压熔断器熔断是一个经常发生的问题，由于以前的运行模式为有人值班运行模式，在故障发生后能够得到及时处理，防止了故障的进一步扩大。实行无人值班模式后，由于发生类似故障时往往得不到及时处理，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。特别是在不同的运行条件、环境状况下，其故障原因可能完全不同，只有准确分析判断故障原因，才有可能采取具有针对性的防范措施。

1电磁式电压互感器熔丝熔断原因分析

造成电压互感器熔丝熔断的主要原因有：铁磁谐振过电压、低频饱和电流、电压互感器一、二次绝缘降低或消谐器绝缘下降、电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配以及雷雨天气等

1.1铁磁谐振过电压的影响非线性负荷使得电压波形严重畸变，这是造成铁磁谐振的主要因素，在中性点不接地系统中，正常运行时，由于三相对称，电压互感器的励磁阻抗大于系统对地电容，两者并联后为一等值电容，系统对地阻抗呈现容性，中性点的位移基本接近0。当线路瞬时接地时，健全相电压突然上升，产生涌流；给电压互感器送电时，其一相或两相绕组内出现巨大的涌流。系统的某些干扰可使电压互感器铁芯出现不同程度的饱和，中性点就有较大的位移，位移电压可以是工频，也可以是谐波频率(分频、高频)，饱和后的电压互感器励磁电感变小，系统网络对地阻抗趋于感性，此时若系统的对地电感与对地电容相匹配，就形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及电气设备的绝缘结构工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或引起“虚接地”现象[1],高频铁磁谐振可导致相电压低频摆动,励磁感抗成倍下降,过电压并不高，一般在2倍额定值以下,但感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。

1.2低频饱和电流的影响

发生单相接地故障时，由于电压互感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，电流通路则被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，只有通过高压绕组经其原来接地的中性点进入大地。这一瞬变过程中，高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使铁芯严重饱和。当对地电容较大、间歇性弧光接地或接地消失时，健全相对地电容中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的互感器一次绕组形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使铁芯处于饱和状态，形成低频饱和电流。其在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)。频率约2～5Hz[2],为产生分次谐波谐振时,尽管过电压不太高,但谐振频率低，引起铁芯严重饱和，励磁电流迅速增大，烧毁电压互感器由于具有幅值高、作用时间短的特点,在单相接地消失后的半个周期即可熔断熔丝.实际上,由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同.故障的切除不一定都在非接地相电压达到最大值这一严重情况下发生,因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小还与电压互感器伏安特性有很大关系，铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断

1.3电压互感器一、二次绝缘降低或消谐器绝缘下降

中性点装有消谐器的电压互感器正常运行时.辅助绕组短路后的高压绕组中最大电流一般不超过10mA。辅助绕组中最大电流为1mA。单相接地时.辅助绕组开口两端短路.则三相高压绕组中电流都增大到170～180mA(接有消谐器)及400415mA(未接消谐器)，辅助绕组中电流增大到30mA(接消谐器)及75～80mA(未接消谐器)，通过消谐器的电流也高达520mA，此时电压互感器负载达到每台1000V?A及2400V?A.而通常10kV电压互感器最大热极限负荷仅为300～400V?A[2]。由于互感器的保护熔丝为0.5A，虽然高压绕组中电流达到0.2～0.4A，仍低于高压保护熔丝的熔断电流0.5A。而辅助绕组回路中又没有熔丝保护。因此高低压绕组只有任其加热，当接地持续一段时间后，高、低压绕组的绝缘层逐渐烧损，以至短路，电流增大。有的将主绝缘烧穿，造成相间短路，致使高压熔丝三相熔断，消谐器绝缘下降相当于压变的中性点直接接地，起不到消谐的作用。

1.4电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配

互感器的X端绝缘通常有全绝缘和半绝缘2种，全绝缘(JDZJ型)的电压互感器X端耐受电压与首端相同.半绝缘(JCZX型)的电压互感器X端工频耐受电压为3KV。对X端为半绝缘的中性点消谐器的选择.必须能在电网正常运行和受到大的干扰后.均使x端电压限制在其绝缘允许范围内，否则X端子就有可能对地放电.造成一次绕组电流增大.熔丝熔断。

1.5雷雨天气的影响

10～35kV架空线路,在雷云电荷的作用下,三相导线都感应相同数量的束缚电荷。当雷云放电时,三相导线上的束缚电荷向线路两侧运动,对变电站形成侵入波的该侵入波的电压并不高，因为高压熔丝熔断时避雷器并未动作，熔丝熔断是发热的结果，电流发热的功为P=I2Rt.电流的幅值，是最为重要的因素，还与熔丝电阻及电流的持续时间t有关只有电流的幅值高且持续时间又长的侵入波,才会使高压熔丝熔断。而大部分侵入波都不同时具备此2种条件。故大多数雷暴天气，雷击引起高压熔丝熔断仍是个小概率事件。

2 防止熔丝熔断对策

采用高容量的消谐器，使用低磁密、高饱和、全工况类的电压互感器以及增大熔断器的容量可以防止该类故障的发生。但安装消谐器后，电压互感器开口三角电压升高较多，有的高达10～15V，这是因为消谐器安装在中性点与地之间，消谐器上的电压是由互感器的励磁电流产生的.而消谐器上的电压是作用于三相电压互感器的零序回路[2]。针对这个问题，作如下分析。