变电站10 kV PT高压熔断器频繁熔断分析及处理

李 敏，蒙志强，王亚舟，钟建灵，杨益公

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

0 引 言

变电站中采用了多种高压电气设备。需要通过采用电压互感器将高电压转换为低电压，以实现对电气设备的电压信息的采集。电压互感器的类型较多，一般可以用于测量变电站中的母线电压，也可以用来测量线路上的电压，可为变电站中的保护装置提高电压信号。变电站运行过程中，常出现高压熔断器熔断情况，对电气设备的安全运行具有一定影响。因此，本文对高压熔断器频繁熔断的原因进行了分析，并分析了相关处理措施。

1 变电站10kV PT高压熔断器

电压互感器的主要结构如图1所示。电压互感器中，一次绕组的匝数比二次绕组的匝数多，以便将高电压转换为低电压。电压互感器的电压与匝数成正比。正常运行时，电压互感器所接带的负荷很小，基本只起电压测量的作用。

图1 电磁式电压互感器的工作原理

电压互感器一次线圈、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定变比，即：

其中，一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压，U2n为二次绕组的电压。电压互感器一次侧熔断器的作用主要是保护电压互感器。当PT上的电压较高时，则熔断器首先熔断，以保证电压互感器的运行安全，并防止事故范围进一步扩大，降低电压异常对PT和电网的影响[1]。对于110 kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器。这是由于110 kV及以上系统出现接地时的电弧较大，需要考虑电弧的影响。此外，对熔断器的容量要求相对较高，设备制造具有一定困难，所以一般不在PT的高压侧配置熔断器。对于110 kV及以上系统，考虑到供电可靠性的要求通常较高，且系统出现接地问题时的短路电流较大，故需要对中性点采用直接接地的方式，以保证系统不受过电压的危害。对于电压互感器的二次侧，可配置合理的熔断器，以保证PT的安全运行。

2 高压熔断器频繁熔断分析

以某地区电网中各变电站的高压熔断器熔断情况为例，分析高压熔断器频繁熔断的原因。该地区电网各变电站的高压熔断器熔断次数如表1所示。

由表1可知，该地区电网中个别变电站高压熔断器的熔断次数已达到了4次，属于较为频繁的熔断，对PT的安全稳定运行具有一定影响。电压互感器高压侧熔丝熔断原因主要包括以3点。（1）互感器内部线圈发生短路故障时，产生的短路电流较大，需要采用熔断器加以保护。此外，PT也可能发生接地故障，此时的短路电流通常更大，也需要采用熔断器加以保护。（2）若PT内出现了较高的过电压，则铁芯容易产生饱和现象，PT内的电流也会增加较大，需要采用熔断器加以保护[2]。（3）发生铁磁谐振。当谐振现象出现时，通常电网中的电压较高，电流也较大，故需要采用熔断器加以保护，尤其是单相接地故障出现时，更容易发生谐振现象，需要采取合理的措施加以避免。

表1 各变电站高压熔断器熔断次数

铁磁谐振是指电网中大量非线性电感元件在正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中，电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升[3]。谐振原因为中性点接地系统的110 kV、220 kV变电站母线上通常连接电磁式电压互感器。由于PT是一种非线性电感元件，当发生断路器或刀闸操作导致母线通过断路器的均压电容供电时，暂态过程可诱发铁磁谐振，引起PT和母线上电压急剧增加，PT中电流大幅上升，导致PT烧毁、外绝缘闪烙或避雷器爆炸等事故。通常谐振对电力系统的危害较大，需要采用一定方法加以避免，可在PT的低压侧配置一定容量的熔断器。

运行中，电压互感器可能会发生二次电压异常。例如，电压三相之间有一定偏差，若A相所接带的负荷较大，将引起A相电压和其他相电压之间的不平衡。此外，空气开关跳开或者其他原因也会导致电压互感器的电压出现异常，出现异常的原因主要有以下两点。（1）互感器本身有问题。电气设备运行过程中，应加强对电压互感器的检查，尤其是对电压互感器二次侧电压的检查。这是由于电压互感器经过电压变换后，所采集的电压主要为二次侧电压。（2）PT二次公共回路及负载有问题。可通过倒闸操作将有问题的一段PT二次回路腾空。电压互感器在变电站中具有重要作用，能够为变电站的采集装置提供信号，故应加强对电压互感器的维护。

3 高压熔断器频繁熔断的处理

对于发生过两次或以上熔断器熔断的变电站，建议1年内开展PT特性试验。对于1.9Um试验电压下，一次电流（或拆算至一次侧）达15 mA及以上的PT通过立项更换；一次电流（或拆算至一次侧）低于15 mA的PT，暂不更换，但熔断器更换为2 A（中性点为小电阻接地方式）或1 A（中性点为经消弧线圈接地方式）。若为3PT结构，可对中性点增加PT或一次消谐装置。

对于发生过一次熔断器熔断的变电站，建议结合停电开展PT特性试验，并根据试验数据采取相应处理措施。当站内消弧线圈改小电阻工作时，同步开展PT特性试验，并根据试验数据采取相应处理措施。

对于小电阻接地系统，应配置额定电流为2 A的熔断器。对于消弧线圈接地系统，应配置额定电流为1 A的熔断器。新采购熔断器，验收时必做直阻试验，与出厂值偏差+5%，视为不合格产品，同批次抽检1～2支做熔断特性试验。对于PT的配置，所有新PT必须验收出厂试验、交接试验，重点关注励磁特性试验，对比试验数据并存档。对于新站PT配置，建议配置单相4PT或全绝缘PT，二次容量不得低于50 VA/50 VA/75 VA，同时满足最新技术条件书中的技术要求。

4 结 论

电压互感器的低压侧采用熔断器能够可靠保障电压互感器的运行安全。电压互感器运行过程中，若出现异常情况，熔断器能够及时熔断动作，保证电压互感器不受损坏。本文主要分析了变电站电压互感器高压熔断器频繁熔断的原因及相关处理方法，以保证电压互感器的安全运行。