35KV电压互感器高压保险频繁熔断原因浅析

（新疆天富能源股份有限公司供电分公司，石河子市，832000） 蔡明辉

随着电力系统的高速发展和日益提高的生态环境要求，当前无人或少人值守运行模式已成为变电站的主要运行模式。其中电压异常是变电站工作中经常出现的问题，其中最经常发生的是高压熔断器熔断问题。少人或者无人值守模式下高压熔断器熔断问题类的故障有时得不到及时处理，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。因此有必要对35KV电压互感器高压保险频繁熔断问题，进行准确分析判断，明确故障原因，采取及时有效的应对措施，确保变电站运行正常。

1 常见的35KV电压互感器侧熔丝频繁熔断类型

目前变电站常见的电压互感器主要有电容式电压互感器和电磁式电压互感器两种。电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器两部分组成，是由串联电容抽取电压，再经变压器变压作为表计、继电保护等电压互感器。电压互感器可隔开高压电系统保证工作人员和设备安全，其主要功能是按一定比例将高压电变换成标准的100V低压电。电容式电压互感器和常规的电磁式电压互感器相比，既可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振，又在经济和安全上有很多优越之处。笔者所在的供电部门所辖的变电站已几乎全部更换了电容式电压互感器。

频繁发生35KV电压互感器一次侧熔丝熔断的比较典型的是我辖区一个220KV枢纽变电站，其35KV负荷主要为工业负荷，出线负荷大，且全部为动力负荷，用户端就地无功补偿做的不够到位，该变电站在35KV母线上采取了多组、大电容，对其无功进行补偿，整体处于欠补偿方式；而用户机组多，容量大，而且操作较为频繁。其变电站整体所处环境为工业重污染区，环境较为恶劣，粉尘污染是主要污染可物；周围的空气湿度较大。

产生35KV电压互感器侧熔丝熔断问题的的原因主要分为以下几种类型：（1）因为电压互感器一、二次绕组绝缘或消谐器绝缘下降而引起熔丝熔断。（2）因为低频饱和电流而引起电压互感器一次熔丝熔断。（3）因为铁磁谐振过电压而引起电压互感器一次侧熔丝熔断。（4）电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配也易导致发生一次侧熔丝熔断。（5）天气异常雷云闪电时，电压互感器易发生多相高压熔丝熔断。

2 35KV电压互感器侧熔丝熔断原因分析

通过对该变电站历次35KV电压互感器一次侧熔丝熔断前后的负荷、电压、功率因数、用户有无大容量电机启停等因素的综合分析后，认为最符合该变电站运行性质的应该是：铁磁谐振过电压引起的电压互感器一次熔断器熔丝熔断。

该变电站中性点不接地35KV系统，正常运行时由于三相对称，电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统对地电容，即XL＞XC，当两者并联后是互相等值电容，系统网络的对地阻抗呈现容性而电网中性点的位移基本接近于零。当系统发生冲击干扰时，如断路器突然合闸或线路中发生瞬间弧光接地现象，都可能使三相中的一相或两相电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致A相对地导纳Y1不等于0，这样，三相对地负荷变成不平衡的了。系统的中性点就发生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压（零序电压）急剧上升，如果系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就会形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压。

该变电站35KV负荷的特点就是大电机的工业负荷，三相负载的不平衡带来三相电压的不平衡，而大电机起动电流中含有大量的高次谐波，会与电网电容形成高次谐波谐振。发生高次谐波谐振时过电压很高，但是一般电流不大，经常会使设备绝缘损坏。电压互感器的激磁饱和会产生谐波电压，如果中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电，由于未产生各相谐波电流的通路，故各相中会出现谐波电压，各相谐波电压会在辅助绕组开口三角处产生合成电压。

谐波共振的发生需要足够高的运行电压，由系统中不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，振荡回路的固有频率为适当数值时将引起高的谐波过电压。在电压低时，互感器饱和所含的谐波将基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相伴差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或者引起“虚幻接地”现象，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倍以上或者起始暂态过程中的电压幅值可能更高，会产生铁磁谐振过电压现象，将会危及电气设备的绝缘结构。分频铁磁谐振可导致励磁感抗成倍下降，使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，超过额定值导致铁心剧烈振动，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。

3 35KV电压互感器侧熔丝熔断应对措施

3.1 防止产生铁磁谐振。在设备的采购环节就要就针对性的进行，在35KV变电站系统中使用电容式电压互感器或者选用励磁特性好的电压互感器。励磁特性是铁芯的磁化曲线，是互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线。因此使用电容式电压互感器或者选用励磁特性好的电压互感器，在一定程度上可以防止因电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振产生电压互感器一次侧熔丝熔断的问题。

3.2 增大对地电容破坏谐振条件

在变电站系统中增加并联电容器组投入，同时根据运行的需要进行并联电抗器的投入，增加自动投切电容装置是最有效的解决方案。因为电力用户的负荷通常是处于不断变换中的，及时进行电容器组的投退，是补偿电力系统无功，稳定系统电压的可靠保证。从而在源头上减少引起系统铁磁谐振的有效条件。

3.3 在系统的零序回路加阻尼电阻

增加阻尼电阻主要是在一次绕组中性点或者开口三角绕组处加装消谐器或非线性电阻。其中在一次绕组中性点加装非线性电阻是为了起阻尼与限流的作用，将一个足够大的接地电阻R0接电压互感器高压绕组中性点。在单相故障消失时低频饱和各电流经过电阻R0后进入大地，大部分压降加在接入电阻上大大抑制了低频饱和电流，使电压互感器高压熔丝不易熔断；同时由于这个电阻R0是串联在零序电压回路，使电压互感器饱和过电压的大部分电压降落在电阻R0上，从而避免了铁芯饱和，降低了电压互感器饱和过压而发生引起熔丝熔断问题。在开口三角绕组处加装消谐器或非线性电阻相当于在电压互感器高压侧结线绕组上并联一个电阻，是在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻R0，只有在电网有零序电压时这一电阻才出现，正常运行时零序电压绕组所接的R0不会消耗能量。由电路并联原理得知，R0值越小在电压互感器励磁电感L上并联电阻就越小，当R0小于一定值时电压互感器饱和而引起电感的减小，不会明显引起电源中性点位移电压。当R0→0，即将开口三角形绕组短接，则电压互感器三相电感值就变成三相相等，电压互感器饱和电压也就不存在了。这一点，我们在实际工作中通过计算，在开口三角绕组处加装阻尼电阻，效果比较明显。

4 结语

通过对35KV电压互感器一次侧熔丝频繁熔断的原因分析，并根据我辖区供电负荷的特点，采取针对性的措施，使我辖区内变电站繁发生35KV电压互感器一次侧熔丝熔断的问题得到了很大改善。确保了供电的可靠性。