10千伏电压互感器高压侧保险熔断分析及处理

10千伏电压互感器高压侧保险熔断分析及处理

段红1楚开明2

（1国网淮北供电公司变电运维室；2国网淮北供电公司运维检修部）

摘要：现场运行经验反映，10kV电压互感器（简称TV）高压保险熔断及TV烧毁等故障现象频繁发生。针对该问题，研究其故障原因，并提出相应治理措施，对10kV配电网的安全可靠运行，具有重大的现实意义。

关键词：10KV；电源互感器高压保险；熔断

引言

在实际运行过程中，10kV配电网中的TV经常发生高压保险熔断的故障，导致TV二次侧失压，零序电压异常升高。这样，将造成电能计量误差，或者引起系统虚假接地报警，零序电压保护继电器误动作，运行人员采取错误的处理措施，扩大事故范围。另一方面，TV高压保险的更换较为麻烦，增加了人力物力开支。上述情况都不利于配电网的安全、可靠、稳定、经济运行，亟需改善。因此，对10kV配电网中TV保险熔断故障的研究具有非常重要的现实意义。

1TV高压保险熔断的原因分析

1.1铁磁谐振

经验表明，如果满足一定的条件，具有饱和特性的电感回路中还会出现高频谐振或者分频谐振。此时，回路压降由工频分量和谐波分量两部分组成。谐波能量是由饱和电感从工频电源转化而来，但具体转化过程有待进一步研究。在10kV配电网中，由TV饱和引起的铁磁谐振最为频繁，经常造成TV高压保险熔断，甚至TV本身烧毁。

1.2低频非线性振荡

10kV配电网属于中性点不接地系统，线路发生单相接地，非故障相升高为线电压，线路对地电容充以对应的电荷，通过接地点，在大地和导线之间流通，形成电弧。单相接地消除，各相电压都恢复正常运行水平，非故障相对地电容中的一部分电荷就失去了电压支撑，成为自由电荷，通过TV高压绕组流入大地。由于TV高压绕组是一个非线性电感，与线路对地电容形成振荡回路，所以，自由电荷的释放是一个周期性振荡放电过程，振荡频率较低且幅值和频率均快速衰减，称之为低频非线性振荡。同时，由于放电回路电阻相对较小，振荡衰减很慢，这样便反复冲击TV高压绕组，导致其反复出现过电流，造成TV高压保险熔断。

3TV高压保险熔断的治理措施分析

3.1系统中性点经消弧线圈接地

在我国110kV等级以下的配电网中，如果单相接地故障点电流较小，电弧能够自熄，则采用不接地运行方式；如果超出一定数值，电弧持续燃烧，不能熄灭，则要采用中性点经消弧线圈接地方式，补偿电容电流，减小故障点的残流，使得电弧自动熄灭。但，系统中性点经消弧线圈接地方式的应用也要考虑如下不足之处：①目前10kV配电网规模越来越大，且电缆线路比例大幅度增加的情况下，单相接地故障的电容电流急剧增大，个别地区可达数百安培，消弧线圈的补偿难度增加，难以适应当下电网形式的发展；②目前配电系统多采用智能消弧线圈，除了带铁芯的线圈之外，还附加了许多辅助设备，结构繁杂，控制系统繁杂；而且设备投资大，费用高，以600kVA的智能消弧线圈为例，其售价高达30万元；且占用空间大。因此，在决定采用系统中性点经消弧线圈接地方式治理TV高压保险熔断现象时，必须综合考虑上述及其它相关因素，综合评估经济技术效益。

3.2系统中性点经小电阻接地

中性点经小电阻接地可有效固定系统中性点电压偏移，限制系统过电压水平，一方面可以减小TV高压绕组两端的过电压程度，降低铁磁谐振和低频非线性振荡的危害，与中性点经消弧线圈治理TV高压保险熔断现象的原理类似；另一方面，在配电网络建设时，可选择较绝缘水平较低的设备，节约投资；并能采用零序分量原理构成继电保护迅速选择故障线路，灵敏性较高。

3.3TV高压侧中性点经消谐器接地

为TV高压绕组分压，以减小其饱和程度，治理TV高压保险熔断的原理，除了可以在TV高压侧中性点与大地之间串接单相TV，还可以串接电阻，即消谐器，如图1所示。TV高压侧中性点经消谐器接地主要有两方面的作用：一是可以减小每相TV电压，改善TV伏安特性；二是可以消耗零序回路能量，加速振荡衰减，抑制TV高压侧过电压与过电流的幅值。

图1TV高压侧中性点经消谐器接地方式接线图

TV高压侧中性点安装消谐器对TV高压绕组过电压过电流的抑制效果较好，且安装方便，对系统干扰小，但这种方式的主要问题在于TV高压侧中性点绝缘的安全问题。正常运行情况下，消谐器相当于一个阻尼电阻，由于大气过电压和操作冲击等因素，加之我国35kV及以下配电线路均不换位，三相电压不平衡，产生零序性质的不对称电压，零序电流经过消谐器入地，在TV中性点产生较高电位。该电位的长期存在，可加速消谐器和TV高压中性点绝缘老化。另外，在抑制铁磁谐振或者低频非线性振荡初期，消谐器两端电压会出现一个暂态过程，如图2所示，电压可高达8.5kV，进一步威胁TV高压侧中性点绝缘。所以，在采用消谐器抑制TV高压保险熔断现象时，尽量采用全绝缘TV和带放电间隙的消谐器，以保护TV高压侧中性点绝缘。

图2消谐器两端电压（L=400km，TV中性点经消谐器接地）

结束语

目前，10～35KV电力系统中均采用不接地或经小电阻接地运行的方式，此类故障在电网运行中时常发生。建议从源头上抓起，提高10KV电压互感器的质量，从而减少停电次数，多送电量，为国民经济和人民生活提供优质电力。

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作者简介：

第一作者段红（1968.11--），女，专科国网淮北供电公司变电运维室，技师长期从事变电运维工作

第二作者楚开明（1965.02--），男，本科，国网淮北供电公司运维检修部，工程师，长期从事变电站运维管理工作。