電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因分析

1、 電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因分析摘要：運(yùn)行于35kv系統(tǒng)的電磁式電壓互感器，在正常運(yùn)行的過程中經(jīng)常發(fā)生一次熔斷器的異常熔斷。經(jīng)分析認(rèn)為，電磁式電壓互感器異常熔斷的主要原因是電磁式電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓。在該線路上并聯(lián)電抗器后，該現(xiàn)象得到明顯改善。關(guān)鍵詞：電磁式電壓互感器；熔斷器；電抗器；電流互感器二次側(cè)路故障；高頻干擾中圖分類號(hào)：tm586 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1009-2374（2011）31-0131-02與電磁式電壓互感器相比，電容式電容互感器（cvt）除可以防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁共振外，還具有電網(wǎng)諧波監(jiān)測功能，以及體積小、質(zhì)量輕、造價(jià)低等特點(diǎn)，因此在電

2、力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)cvt產(chǎn)品電壓范圍覆蓋35500kv。在500kv系統(tǒng)中幾乎全部選用了cvt；在110220kv中cvt的使用數(shù)量已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不僅在新站優(yōu)先選用，在老站改造中往往用cvt取代電磁式電壓互感器；在35kv、66kv系統(tǒng)中，cvt價(jià)格并不占優(yōu)勢(shì)，因此目前仍有許多變電站使用的的電磁式電壓互感器。本文針對(duì)某變電站35kv側(cè)電磁式電壓互感器在正常運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生一次熔斷器異常熔斷的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并給出了解決方案。一、電磁式電壓互感器及其工作原理（一）電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器（tv）就是一個(gè)小容量的變壓器，容量小，結(jié)構(gòu)緊湊，但要求有足夠的測量準(zhǔn)確度。電磁式電壓互感

3、器按結(jié)構(gòu)原理可分為單級(jí)式和串級(jí)式兩種。單級(jí)式電壓互感器主要應(yīng)用于35kv及以下系統(tǒng)；串級(jí)式電壓互感器應(yīng)用于60kv及以上系統(tǒng)。（二）工作原理本文討論的是35kv電壓系統(tǒng)電壓互感器。35kv電壓等級(jí)的電壓互感器一般為單相電壓互感器。因此本文只對(duì)單相電壓互感器的工作原理進(jìn)行簡單說明。電壓互感器一次繞組的額定電壓為系統(tǒng)相電壓，由三臺(tái)電壓互感器結(jié)成yo接線，中性點(diǎn)接地。二次繞組額定電壓一般為100/，結(jié)成yo接線，中性點(diǎn)接地供測量用。第三繞組接成開口三角形，用于測量零序電壓，供系統(tǒng)接地保護(hù)用，原理接線圖如圖1所示：二、熔斷器熔斷原因分析本局所轄500kv塔鋪?zhàn)冸娬?5kv側(cè)電壓互感器熔斷器多次在運(yùn)行期

4、間異常爆裂，并且已知其在更換上另一臺(tái)完好的熔斷器，仍然出現(xiàn)相同的爆裂情況；且a、b、c三相爆裂的情況不確定。本章針對(duì)這一問題，對(duì)熔斷器熔斷原因進(jìn)行了分析。（一）電壓互感器二次側(cè)短路故障分析電磁式電壓互感器在工作時(shí)，為獲得理想電壓源，在網(wǎng)絡(luò)中串入了補(bǔ)償電感線圈。此時(shí)感抗與分壓等效電容容抗構(gòu)成諧振以此來減小負(fù)荷對(duì)輸出電壓誤差的影響。由于變壓器在正常工作時(shí)期漏阻抗較小，且當(dāng)二次側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，其負(fù)荷阻抗較小。造成整個(gè)計(jì)算結(jié)果偏大，使電磁式電壓互感器的一次側(cè)電流值過大，如果在二次側(cè)熔斷器沒有即時(shí)的開斷這個(gè)短路電流的情況下，使得電磁式電壓互感器一次側(cè)承受過流。實(shí)驗(yàn)測得其短路電流可達(dá)到額定電流的幾十倍，

5、使得其短路容量超過了連接在電磁式電壓互感器上的熔斷器或者該短路電流的電動(dòng)力超過了熔斷器熔體所能承受的最大電動(dòng)力，導(dǎo)致該電壓互感器的二次熔斷器熔斷。（二）鐵芯飽和情況在實(shí)際運(yùn)行中，由于合閘空載線路會(huì)引起過電壓，導(dǎo)致該電磁式電壓互感器的鐵芯飽和而使得勵(lì)磁電抗下降，激發(fā)穩(wěn)定的電容和電感諧振，使系統(tǒng)的等效阻抗減小，帶來大的電流，引起該電磁式電壓互感器的熔斷器熔斷。在系統(tǒng)過渡過程引起的過電壓造成非線性電感元件鐵芯飽和，激發(fā)穩(wěn)定的電容和電感諧振，使回路阻抗減小，形成很大的諧振電流，使該電磁式電壓互感器上的熔斷器爆裂。此時(shí)由于該電磁式電壓互感器的鐵芯已經(jīng)達(dá)到飽和，勵(lì)磁電抗相對(duì)較小，此時(shí)不能夠忽略勵(lì)磁電流的影

6、響。由于回路中的各個(gè)電阻的值均比較小，故此時(shí)該電磁式電壓互感器的一次側(cè)將產(chǎn)生較大的諧振電流。（三）電壓互感器與其相連的一次側(cè)電網(wǎng)間發(fā)生諧振為計(jì)算方便，作了如下簡化：首先由于電磁式電壓互感器的阻抗較大，可以等效為一個(gè)電容，其次線路主要以電抗為主這里將其等效為電抗。這是一個(gè)簡單的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)該線路與電磁式電壓互感器正好構(gòu)成某次諧波的諧振時(shí)，即此時(shí)置xl=xc，其中xl為線路等效電抗，xc為電壓互感器的等效容抗，此時(shí)在電磁式電壓互感器上產(chǎn)生會(huì)過電壓，由此造成變壓器鐵芯飽和的情況。如前面分析，將會(huì)造成很大的諧振過電流，可引起連接該電磁式電壓互感器爆裂。（四）其他原因分析1更換熔斷器操作不合理及熔斷器選

7、型不當(dāng)。由于電磁式電壓互感器的熔斷器其額定電流較低，當(dāng)其中一相熔斷器發(fā)生爆裂后。由于各相間存在互感，另外兩相熔斷器雖然沒有爆裂，但有可能已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞或者內(nèi)部的熔體的特性已經(jīng)遭到破壞，如果單為了經(jīng)濟(jì)性考慮而仍然只換了一相的熔斷器，那么在第二次投入的時(shí)候，另兩相仍然可能爆裂。在更換過程中，沒有讓回路中的設(shè)備特別是一些容性設(shè)備有足夠的放電時(shí)間，在重新投運(yùn)后，由于電容上有殘余電荷，也會(huì)造成過電壓，同樣引起鐵磁諧振而造成過電流，使熔斷器熔斷。2高頻干擾的影響。在電磁式電壓互感器的等值回路中，由于其連接的輸電線路和其自身的等值電路都含有大量的非線性電感和電容元件，都將帶來高次諧波的侵入。同樣，由于其二次側(cè)

8、連接有載波通信裝置，也會(huì)帶來高頻信號(hào)。該電磁式電壓互感器及其連接回路的一些電容電感參數(shù)設(shè)置不合理的情況下，可以與這些高頻信號(hào)的某一頻率發(fā)生諧振，同樣會(huì)產(chǎn)生諧振過電流，導(dǎo)致保護(hù)該電磁式電壓互感器的熔斷器爆裂。三、解決方案熔絲熔斷的根本原因是過電流，而過電流往往起因于過電壓。根據(jù)以上分析，結(jié)合本站電壓互感器熔絲熔斷的具體情況可知，本站高壓熔絲熔斷的原因是鐵磁飽和情況。根據(jù)該原因，在該電壓互感器側(cè)并聯(lián)電抗器，使回路阻抗增大，能避免諧振過電壓，減小回路電流。經(jīng)過多次試投運(yùn)和試運(yùn)行，沒有再發(fā)生電壓互感器高壓熔絲熔斷的現(xiàn)象。四、結(jié)論在利用相關(guān)理論及工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電磁式電壓互感器上熔斷器爆裂原因分析的基礎(chǔ)上，在該電壓互感器側(cè)并聯(lián)了電抗器，以避免諧振和過電壓。該方法使電壓互感器高壓熔絲熔斷的問題得到了較好的解決。參考文獻(xiàn)1 凌子恕高壓互感器技術(shù)手冊(cè)m北京：中國電力出版社，20052 周小梅，楊以涵配電系統(tǒng)pt高壓熔斷器熔斷的原因分析j現(xiàn)代電力，2007，（4）3 王季梅高壓交流熔斷器及其應(yīng)用m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200