探讨10KV计量电压互感器高压熔断器常见故障及解决方案

探讨10KV计量电压互感器高压熔断器常见故障及解决方案

【摘 要】 针对防止计量电压互感器由于高压熔断器故障造成计量表失压带来的电能能量损失，本论文结合10 kV变电站高压互感器熔断器的工作原理，分析了10 kV变电站母线计量电压互感器熔断器频繁熔断的原因，并提出了防止熔断的一些措施以及处理方法，通过变电站的实际运行发现，本论文提出的解决措施能很好的预防熔断器熔断的现象。

【关键词】 计量电压互感器高压熔断器

1 引言

变电站配电系统中，对于35kV及以下系统的计量电压互感器通过配置高压熔断器，当然有些户外式35kV变电站中直接采用隔离开关控制的电容式互感器，从而能省略了熔断器的使用，但在开关柜式的35kV及以下系统中通常采用高压熔断器用来切除互感器故障，变电站实际运行中经常出现一相或两相高压熔断器熔断异常情况，这会导致计量表的计量电压消失，同时影响了电能表的准确测量，而且容易造成继电保护失压和安全自动装置的失压，情况严重时可能发生保护误动或者拒动，造成大范围的停电事故，也可能危及配电网络的安全可靠运行。

2 电压互感器的工作原理及作用

2.1 电压互感器工作原理

电压互感器的工作原理与变压器的工作原理基本相同，其一次结构由铁心和原、副绕组组成。电压互感器的阻抗很小，在正常运行时相当空载状态，当发生故障时，互感器产生大电流，从而烧毁线圈。因此电压互感器的一次侧一般接有高压熔断器，二次侧均可靠接地，防止由于一次侧与二次侧的绝缘击穿，导致一次侧的高电压穿入二次侧，造成人身事故或者设备事故，常见的电压互感器一般都采用三相独立的单相式双线圈结构，其一次侧电压为系统相电压（部分互感器采用线电压接线如接成V-V形作三相使用）。变电站中采用电压互感器二次侧往往采用多抽头、多绕组的互感器，以适应测量不同电压的需要，常见的有保护电压、测量电压、计量电压。一般互感器通常带有一个用于监视系统接地用的第三电压绕组，通常称之为零序绕组，对应的互感器也称为三线圈电压互感器，零序绕组是由A、B、C三相绕组构成的开口三角形，开口三角形通常接在接地告警继电器的电压线圈上，当发生接地时，接地告警继电器动作，发出信号，通知运行人员进行处理。在正常运行情况下，电力系统的三相电压对称，其矢量和为零，即开口三角上的三相感应电动势之和为零。如果此时发生单相接地故障，中性点就会出现位移，开口三角就会出现由于位移产生的零序电压，从而使接地告警继电器动作，从而对电力系统起到可靠的保护作用。

2.2 计量互感器二次工作原理

电压互感器二次侧由三个等级的绕组组成，0.2S级别的一般指计量用绕组，计量用电压互感器一般采用星星接线的互感器，由三相互感器分别组成，在接线时应该将三相电压同时接入计量表，具体原理图入图1：

2.3 电压互感器的作用

电压互感器的主要作用有以下几点：

（1）将系统电压转化为保护装置能够使用的低电压，通常是57.7V。

（2）检测母线电压，确保电力设备的运行状况。

（3）提供测量装置、计量装置、继电保护及自动装置所需电压量，保证系统正常运行。

（4）检测中性点不接地系统是否发生接地，防止系统的不正常运行。

（5）二次回路简单，安装、调试、维护方便，可实现远方控制和测量。

（6）二次与一次高压部分隔离，且二次可设接地点，确保二次设备和人身安全。

3 电压互感器损坏及高压熔断器熔断的危害

（1）谐振过电压。一般情况下，10kV中性点不接地系统中电压互感器最常发生的异常运行现象是谐振过电压。大多数情况下，谐振过电压幅值不会太高，但可长期存在。它的存在对互感器的测量存在一定的影响，尤其是低频谐波对电压互感器线圈设备影响，谐振过电压长期存在可能会危及变电一次设备的绝缘，严重时造成短路事故甚至大面积停电事故。

（2）影响运行方式。当电压互感器的高压熔断器发生故障导致熔断器熔断时，运行人员应该立即采取措施或切换到另一条母线的电压互感器上，防止保护的误跳闸，如不能马上修复，将导致10kV母线不能分段运行。

（3）对人员的危害。一旦发生电压互感器高压熔断器熔断的现象后，可能造成给运行人员巡视设备时发生人身伤害。

（4）电能量流失。若电压互感器高压熔断器熔断或者互感器发生故障，会造成计量表失去计量电压，使得计量表无法准确计量，直接造成电能量的损失。

4 电压互感器高压熔断器熔断的常见原因

在电力系统的实际运行中发现，造成电压互感器高压熔断器熔断的现象可以归纳为以下几种主要原因：

（1）系统运行方式发生变化。由于系统容量的变化从而出现危及系统安全运行的铁磁谐振，引起电压互感器高压熔断器熔断。

（2）中性点不接地系统发生一次线路单相接地故障时，产生弧光接地过电压。

（3）二次侧负载过重，导致一次侧电压不平衡，进而发生电压互感器高压熔断器熔断。

（4）运行人员的操作方法不当，不按规程操作，导致系统出现异常，发生电压互感器高压熔断器熔断的现象。

（5）系统过电压，系统发生故障切除部分负荷后，由于功率平衡导致的系统震荡。

5 预防高压熔断器故障的主要措施

5.1 改变系统的容量

如果变电站时常发生铁磁谐振等现象，我们可以根据改变变电站的运行方式来达到目的，改变运行方式可以通过改变电力系统的零序阻抗和线路分布阻抗，改变零序阻抗可以通过改变变压器中性点接地的数目来达到效果，也可用通过改变母线上的电容数量和线路数量，改变线路阻抗可以通过改变电压互感器的伏安特性来达到目的，因此，合理的变电站运行方式是保证消除铁磁谐振的主要目的之一。5.2 变压器中性点串联阻抗。

在中性点不接地系统中，当发生接地故障时，对地电流一般为对大地的电容电流，这个电流不大，但会引起间歇性电弧，同时其他正常的相别电压变为原来的1.732倍，如果长期运行，可能造成绝缘损毁，为了减少中性点不接地系统在发生接地故障时造成的由中性点位移引起的过电压，在不接地的系统中，通常在变压器中性点装设消弧线圈，装设的目的是为了有效的防止间歇性接地电弧。除此之外，消弧线圈能够有效消除由于电压互感器参数变化引起的铁磁谐振。

5.3 二次绕组串联电阻

在电压互感器的二次开口三角中串接电阻，能够有效的消除电压互感器的谐振过电压，根据容量平衡定律，如果增加二次侧的容量，相应一次侧的容量也会增加，同理，增加开口三角绕组的电阻，将会导致电压互感器一次侧电流的增加，即导致电压互感器容量的增加，从抑制谐振的效果来看，电阻值越小抑制谐振的效果越明显，但电阻越小电压互感器的过载现象越明显，因此必须选择合适的电阻值。

5.4 改变二次接线形式

电压互感器常见的有五种接线形式，为了防止系统过电压，一般采用三相星形接线并联零序互感器，这种接线方式的组装方法为将零序互感器串接到三相绕组星型接线的中性点与大地之间，如果我们选择的零序互感器的阻抗足够大，就会减少谐振过电压，零序电压互感器的一次绕组具有明显的消谐作用，因此利用零序互感器能够减少对高压熔断器的损害。

6 结语

在电力系统实际运行中，计量电压互感器高压熔断器熔断情况时有发生，给电力系统稳定运行带来很大危害，也为有效计量带来麻烦。

（1）首先要考虑互感器设备本身配置问题，如加装合适的消谐装置。

（2）提高设备的稳定性以及快速切除系统故障的能力，如利用继电保护装置快速切除故障。

（3）要快速正确的做出处理，平时运行时也应注意日常维护，防止故障的进一步扩大。

（4）不断总结经验和故障处理的方法，保证系统的安全稳定运行。

参考文献：

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[2]华北电业管理局组编.变电运行技术问答第2版[M].北京：中国电力出版社，1997.

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