35kV电磁式电压互感器高压熔断器频繁熔断原因分析

栾聪

【摘 要】针对35kV电磁式电压互感器高压熔断器频繁熔断故障，结合现场实际情况详细分析了可能的影响因素，得出了高压熔断器接线端帽密封失效，在潮湿环境条件下因电晕放电作用而熔断的结论，并提出了处理方法和防范措施。

【关键词】电磁式电压互感器；高压熔断器；频繁熔断；电晕放电

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[1]。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。本文就某风电场变电站35kV电压互感器高压熔断器频繁熔断故障进行了详细分析并提出处理方法和防范措施，为今后类似故障的分析处理提供参考和借鉴。

1 故障概述

风电场110kV变电站2010年投运，35kV系统采用单母线分段接线方式，其中35kV I母接有风力发电机组进线4回，SVG、小电阻接地变、站用变进线各1回，#1主变低压侧出线1回，母线安装3台型号为JDX6-35W3的单相、户外、油浸式、全绝缘电磁电压互感器，并配置KNXQ-35型一次消谐装置和HY-XX2000A型二次消谐装置，使用额定电流0.5A的XRNP-40.5/0.5型高压熔断器。自2014年5月起连续4个月内35kV I母PT高压熔断器共发生5次熔断故障，故障均发生在阴雨天气或雨后第二天，故障时变电站综自显示故障相电压由正常运行值22.2kV左右下降至20～21kV并随时间推移逐渐下降，其他相电压正常，系统无保护动作及告警信息，现场检查未见明显异常，更换故障相高压熔断器后恢复正常运行。

2 原因分析

（1）35kV及以下系统中一般采用中性点不接地运行方式，由于电磁式电压互感器励磁电感的非线性特性，当系统运行环境变化，使网络中电抗接近容抗时，便产生谐振过电压，特别是遇有激磁特性不好（易饱和）的电压互感器及系统发生单相对地闪络或接地时，更容易引发谐振过电压，经常引起运行中电压互感器高压熔断器频繁熔断。而当系统采用中性点经小电阻接地运行方式时，由于中性点接地电阻是一个耗能元件，是电网对地电容中能量（电荷）的泄放通道，又是系统谐振的阻尼元件，可消除由于各种原因引起的系统谐振过电压（如铁磁谐振、高频谐振、分频谐振、断线谐振、线性谐振等），采用电阻接地是消除频繁发生的电压互感器谐振过电压的最有效的办法[2]。35kV I母通过接地变小电阻接地，且电压互感器配置了较为完善的一二次消谐装置，二次消谐装置也无异常运行记录，因此高压熔断器熔断并非谐振原因引起。

（2）35kV I母各进线配置零序过流保护，母线配置差动保护，故障发生时现场无雷击、闪电现象，系统未带大负荷且负荷波动波动不大，未进行运行方式调整和变电站倒闸操作，综自及保护自动装置无动作和告警信息，故障录波装置和在线式电能质量监测仪均无异常运行记录，故障后现场检查电压互感器运行无异响，二次侧各熔断器、空气开关正常，回路绝缘测试合格，因此高压熔断器熔断也非一次系统发生单相接地，产生弧光接地过电压、低频饱和电流或二次负载过重、短路等原因所导致。

（3）为进一步确认故障原因，2014年10月风电场委托专业电气检修试验单位对35kV I母电压互感器、一次消谐装置及二次回路接线进行检查和试验，检查试验结果全部合格，排除了电压互感器一、二次绕组绝缘降低、短路故障或消谐器绝缘下降以及电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配、二次回路误接线等方面的原因。

（4）考虑到每次故障均在阴雨天气或雨后第二天这一特定情况下发生，根据GB/T 15166.2-1994《交流高压熔断器 限流式熔断器》中保护用电压互感器熔断器选用导则相关说明，保护电压互感器的高压熔断器，由于熔体特别细，对电晕作用很敏感，尤其是10kV及以上电压等级的电压互感器，这种电晕放电作用使熔体在几个月内或几年内腐蚀，最终导致其动作[3]，在潮湿环境下高压熔断器有可能因电晕放电作用的影响而发生熔断。35kV I母PT高压熔断器水平安装，由熔管、瓷套、紧固法兰、支柱绝缘子和接线端帽组成，熔管采用小直径的金属线做熔丝，使用石英砂作灭弧介质，由两端的接线端帽将弹簧和熔管压装固定在瓷套内，再由紧固法兰把瓷套固定在棒形支柱绝缘子上，接线端帽内装有密封圈，以防尘土和雨水进入高压熔断器。通过对高压熔断器进行拆解检查，发现接线端帽密封圈已经老化变形、失去弹性，瓷套内壁有少量浮灰，压紧弹簧与熔管接触处有轻微变色现象，因此高压熔断器频繁熔断的原因应为接线端帽与瓷套处密封不良，阴雨天气下水汽进入高压熔断器瓷套这一相对封闭的空间内，造成湿度急剧增加，起晕放电电压下降，加之熔体管通过两端的压紧弹簧连接35kV母线与电压互感器，其接触部位接触不良或有气隙处更容易产生电晕，熔管在电晕放电作用的影响下熔断性能下降并最终熔断。

3 处理及防范措施

（1）更换高压熔断器接线端帽密封圈并用防水密封膠将其固定在密封圈放置槽内，避免安装时密封圈脱落或不到位影响密封效果，定期检查密封圈及瓷套情况，防止密封圈老化变形、密封失效。

（2）更换高压熔断器压紧弹簧，在装配时认真调整好弹簧和熔管位置，使两者在同一轴线上，安装后测量三相高压熔断器电阻并与熔管电阻值比较，确保接触良好。

（3）严格按照《电力设备预防性试验规程》进行电压互感器检查和试验，及时发现设备缺陷和隐患，保证系统安全稳定运行。

上述措施实施后，2015年全年未发生35kV I母PT高压熔断器异常熔断故障。

4 结束语

（1）高压熔断器熔断是电磁式电压互感器运行中的常见故障，目前大部分文献认为电压互感器高压熔断器熔断是由于系统发生铁磁谐振、弧光接地过电压、低频饱和电流、电压互感器内部故障或二次回路接线等原因引起，事实上电压互感器高压熔断器由于熔体特别细，对电晕作用非常敏感，在特定环境条件下电晕放电作用也可能导致高压熔断器熔断。

（2）随着运行时间的增加，高压熔断器接线端帽处密封逐渐老化，容易进入尘土和水汽，造成导电部位接触电阻增大或产生电晕放电现象，影响设备的正常运行，因此在进行电压互感器的维检和试验时应将高压熔断器的密封情况列入重点检查项目。

【参考文献】

[1]韩永红.35kV电容式电压互感器一次熔断器熔断原因分析[J].中国科技信息，2009（19）：141-141.

[2]刘同钦.适应城市配网发展的接地方式-中性点经低电阻接地[J].中国水能及电气化，2001（10）：46-48.

[3]GB/T 15166.2-1994，《交流高压熔断器限流式熔断器》[S].1994.