电压互感器多相熔丝熔断分析

110 kV天堂变电站10 kV系统为中性点不接地系统，2004年6月15日发生10 kV母线电压互感器一次侧三相熔丝熔断的故障。事后检查，中性点所接消谐电阻正常，中性点绝缘正常，励磁特性在正常范围，二次回路绝缘正常，更换高压熔丝后，电压互感器又恢复正常运行。雷击时多相熔丝熔断的原因，只有查清雷击时通过高压熔丝的电流，才能了解导致高压熔丝熔断的机理，才能找出有针对性的办法。

1 低频饱和电流可引起电压互感器一次熔丝熔断
　　在中性点不接地电网中，电磁式电压互感器高压熔丝熔断，并不一定都是由铁磁谐振过电压引起的。当电网对地电容较大，而电网间歇弧光接地或接地消失时，健全相对地电容中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的电压互感器一次绕组形成回路，构成低频振荡电压分量，促使电压互感器处于饱和状态，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5 Hz。由于具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周期熔丝熔断。 来源:输配电设备网

1.1 产生低频饱和电流的原理 　　当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相的电压升高到线电压，其对地电容充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于电压互感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，电流通路则被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过高压绕组，经其原来接地的中性点进人大地。在这一瞬变过程中，高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使铁心严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除，不都在非接地相电压达最大值，这一严重情况下发生。因此，每次单相接地故障消失时，不都在高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小还与电压互感器伏安特性有很大关系，铁心越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。

1.2 抑制低频饱和电流的方法
　　采用电压互感器中性点装设非线性电阻或消谐器的方法可抑制低频饱和电流。在上述情况下，若在高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻R，在单相故障消失时，低频饱和电流经过电阻后进入大地。由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使高压熔丝不易熔断。同时由于在零序电压回路串联的这个电阻，使电压互感器铁磁谐振过电压的大部分电压降落在电阻上，从而避免了铁心饱和，限制了铁磁谐振过电压的发生。考虑到在电网正常运行时的中性点零序电流较小，和单相接地时满足电压互感器开口三角形电压的灵敏度，中性点电阻应为满足一定特性要求的非线性电阻或消谐器。

　　安装在二次侧的电子消谐器不能限制低频饱和电流，当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。

　　天堂变电站10 kV电压互感器一次中性点安装了LXO(D)Ⅱ-10型消谐器，其电阻元件是用SIC经高温氢气炉焙烧而成的非线性电阻串、并联而成。电网正常运行时此消谐器电阻值大于450 kΩ(取0.3 mA峰值零序电流试验)，单相接地时电阻值大于180 kΩ(取3 mA峰值零序电流试验)，是可以抑制低频饱和电流的。

2 电压互感器一、二次绝缘降低或消谐器绝缘下降可引起熔丝熔断 来源:www.55dianzi.com

2.1 电压互感器的辅助绕组开口三角两端的线路中，存在两点接地的错误接线，易引起一次熔丝熔断

　　若在变电站安装过程中，发生辅助绕组开口三角两端的线路，两点接地的错误接线，即对电压互感器开口三角两端aD点及xD点，在电压互感器柜已将xD端接地，开口两端出线引到其他保护柜后，若重复接地只能将xD引线接地，而不能错误地将aD线接地，否则，就将开口三角绕组变成了闭口三角绕组。 

　　现场实测天堂变电站10 kV电压互感器开口三角电压为5.2 V，电压互感器未发生烧损，因此可判断熔丝熔断不是电压互感器开口三角两点接地引起。 

2.2 电压互感器的一、二次和消谐器绝缘下降会引起一次熔丝熔断

　　不难想象电压互感器的一、二次绕组和消谐器绝缘下降会引起一次熔丝熔断，尤其是电网出现位移过电压、单相接地等情况将可能会加速熔丝熔断。

　　现场检查天堂变电站10 kV电压互感器的一、二次绕组及消谐器绝缘均良好，重点对JDZXll-10C型电压互感器的一次弱绝缘尾部端子，进行了工频3 kV耐压试验正常。因此判断熔丝熔断亦非消谐器绝缘下降引起。

3 电压互感器入口电容的冲击电流可引起熔丝熔断

3.1 雷电时，电压互感器多相高压熔丝熔断的原因分析

　　10～35 kV架空线路，没有架空地线(农村35 kV线路进线段的架空地线一般为1～2 km，10 kV线路无架空地线)，在空旷的野外，三相导线暴露在空中，在雷云电荷的作用下，三相导线都感应相同数量的束缚电荷。当雷云放电(其实这种闪电并未击中导线，而是云间或云对地闪击)，三相导线上的束缚电荷向线路两侧运动，对变电站形成侵入波。此侵入波的电压并不高，因为高压熔丝熔断时避雷器并未动作。

　　IC的幅值与侵入波的陡度有很大关系。熔丝熔断是发热的结果，只有电流的幅值高且持续时间又长的侵入波，才会使高压熔丝熔断，而大部分侵入波都不同时具备此两种条件。故在大多数雷暴天气里，雷击引起电压互感器高压熔丝熔断仍是小概率事件。

3.2 解决电压互感器入口电容的冲击电流引起多相熔丝熔断的方法

　　从上述的分析可知，安装在电压互感器尾端的消谐电阻不能限制雷击时通过入口电容的冲击电流，因此只能依靠提高熔丝本身的抗冲击电流的通流能力来避免或减少熔丝熔断。

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