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電壓互感器熔絲熔斷的原因

　　1.1 鐵磁諧振產生的原理
　　在中性點不接地系統(tǒng)中，正常運行時，由于三相對稱，電壓互感器的勵磁阻抗很大，大于系統(tǒng)對地電容，即XL > XC，兩者并聯(lián)后為一等值電容，系統(tǒng)網絡的對地阻抗呈現容性，電網中性點的位移基本接近于零。但會對系統(tǒng)產生擾動，如：①單相接地，使健全相的電壓突然升高，電壓升至線電壓；②單相弧光接地，由于雷擊或其他原因，線路瞬時接地，使健全相電壓突然上升，產生很大的涌流；③當電壓互感器突然合閘時，其一相或兩相繞組內出現巨大的涌流；④電壓互感器的高壓熔絲不對稱故障等。總之，系統(tǒng)的某些干擾都可使電壓互感器三相鐵心出現不同程度的飽和，系統(tǒng)中性點就有較大的位移，位移電壓可以是工頻，也可以是諧波頻率(分頻、高頻)，飽和后的電壓互感器勵磁電感變小，系統(tǒng)網絡對地阻抗趨于感性，此時若系統(tǒng)網絡的對地電感與對地電容相匹配，就形成三相或單相共振回路，可激發(fā)各種鐵磁諧振過電壓。
　　1.2 鐵磁諧振過電壓的危害及現象
　　工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高，可達額定值的3倍以上，起始暫態(tài)過程中的電壓幅值可能更高，危及電氣設備的絕緣結構。工頻諧振過電壓可導致三相對地電壓同時升高，或引起"虛幻接地"現象。分頻鐵磁諧振可導致相電壓低頻擺動，勵磁感抗成倍下降，過電壓并不高，一般在2倍額定值以下，但感抗下降會使勵磁回路嚴重飽和，勵磁電流急劇加大，電流大大超過額定值，導致鐵心劇烈振動，使電壓互感器一次側熔絲過熱燒毀。電網發(fā)生鐵磁諧振過電壓較明顯的現象為系統(tǒng)有接地信號，電壓表計指針不停地擺動，電氣設備有較強烈的電暈聲。
　　1.3 防止鐵磁諧振的措施
　　在電力系統(tǒng)中，消除鐵磁諧振的措施主要有以下幾種方法：①選用勵磁特性較好的電壓互感器或使用電容式電壓互感器；②增大對地電容，破壞諧振條件；③在零序回路加阻尼電阻，即在一次繞組中性點或開口三角繞組處加裝消諧器或非線性電阻。
　　1.4 10k電壓電壓互感器一次熔絲熔斷并非鐵磁諧振引起
　　根據以上鐵磁諧振產生的原理和現象分析，通過安康變電站現場檢查和試驗發(fā)現：①變電站(無人值班)遙信庫中未發(fā)現有母線接地信號；②產生諧振過電壓的一個必要條件是一次繞組中性點必須直接接地，而安康變電站10k電壓電壓互感器一次繞組中性點裝有性能良好的消諧器，消諧器全部項目試驗合格，電壓互感器鐵磁諧振零序過電壓的大部分電壓降落在消諧器上，從而避免了鐵心飽和，限制了鐵磁諧振過電壓的發(fā)生；③現場檢查電壓互感器空載勵磁特性良好，滿足空載電流不大于額定電壓下的空載電流的10倍，且相差不大于50%的標準；④檢查三相電壓互感器絕緣良好，未受到嚴重過電壓的沖擊。由此可見，盡管在雷雨天氣，安康變電站10 k電壓系統(tǒng)有可能受到來自雷擊造成的某些干擾的激發(fā)條件，但電壓互感器一次熔絲熔斷并非諧振引起。
　　2 低頻飽和電流可引起電壓互感器一次熔絲熔斷
　　在中性點不接地電網中，電磁式電壓互感器高壓熔絲熔斷，并不一定都是由鐵磁諧振過電壓引起的。當電網對地電容較大，而電網間歇弧光接地或接地消失時，健全相對地電容中貯存的電荷將重新分配，它將通過中性點接地的電壓互感器一次繞組形成電回路，構成低頻振蕩電壓分量，促使電壓互感器處于飽和狀態(tài)，形成低頻飽和電流。它在單相接地消失后1/4～1/2工頻周期內出現，電流幅值可遠大于分頻諧振電流(分頻諧振電流約為額定勵磁電流的百倍以上)，頻率約2～5Hz。由于具有幅值高、作用時間短的特點，在單相接地消失后的半個周期即可熔斷熔絲。
　　2.1 產生低頻飽和電流的原理
　　當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障點會流過電容電流，未接地相的電壓升高到線電壓，其對地電容上充以與線電壓相應的電荷。在接地故障期間，此電荷產生的電容電流以接地點為通路，在電源-導線-大地間流通。由于電壓互感器的勵磁阻抗很大，其中流過的電流很小，一旦接地故障消失，電流通路則被切斷，而非接地相必須由線電壓瞬間恢復到正常相電壓水平。但是，由于接地故障已斷開，非接地相在接地期間已經充電至線電壓下的電荷，就只有通過高壓繞組，經原來接地的中性點進人大地。在這一瞬變過程中，高壓繞組中將會流過一個幅值很高的低頻飽和電流，使鐵心嚴重飽和。實際上，由于接地電弧熄滅的時刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相電壓達*大值這一嚴重情況下發(fā)生。因此，不一定每次單相接地故障消失時，都會在高壓繞組中產生大的涌流。而且低頻飽和電流的大小，還與電壓互感器伏安特性有很大關系，鐵心越容易飽和，該飽和電流就越大，高壓熔絲就越易熔斷。
　　
　　2.2 抑制低頻飽和電流的方法
　　采用電壓互感器中性點裝設非線性電阻或消諧器的方法可抑制低頻飽和電流。在上述情況下，若在高壓繞組中性點接人一個足夠大的接地電阻R，在單相故障消失時，低頻飽和電流經過該電阻后進人大地，由于大部分壓降加在電阻上，從而大大抑制了低頻飽和電流，使高壓熔絲不易熔斷。同時由于在零序電壓回路串聯(lián)的這個電阻，使電壓互感器鐵磁諧振過電壓的大部分電壓降落在電阻上，從而避免了鐵心飽和，限制了鐵磁諧振過電壓的發(fā)生?？紤]到在電網正常運行時的中性點零序電流較小，和單相接地時滿足電壓互感器開口三角形電壓的靈敏度，中性點電阻應為滿足一定特性要求的非線性電阻或消諧器。安裝在二次側的電子消諧器不能限制低頻飽和電流，當涌流發(fā)生時，它會將二次開口三角短路，這反而會增大涌流幅值。
　　2.3 安康變電站10k電壓電壓互感器一次熔絲熔斷
　　非低頻飽和電流引起安康變電站10k電壓電壓互感器一次熔絲熔斷，因此中性點安裝了消諧器，其電阻元件是用經高溫氫氣爐焙燒而成的非線性電阻串并聯(lián)而成。電網正常運行時此消諧器電阻值大于450kΩ(取0.3mA峰值零序電流試驗)，單相接地時電阻值大于180kΩ(取3mA峰值零序電流試驗)，為的以抑制低頻飽和電流。
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　　3 電壓互感器一、二次繞組絕緣降低或消諧器絕緣下降可引起熔絲熔斷
　　3.1 電壓互感器的輔助繞組開口三角兩端的線路中，存在兩點接地的錯誤接線，易引起一次熔絲熔斷4 電壓互感器X端絕緣水平與消諧器不匹配易導致熔絲熔斷
　　10k電壓電壓互感器的X端絕緣通常有全絕緣和弱絕緣兩種，全絕緣的電壓互感器X端耐受電壓與首端相同(常稱為羊角電壓互感器)，弱絕緣的電壓互感器X端工頻耐受電壓為3k電壓。對X端為弱絕緣的中性點消諧器的選擇，必須能在電網正常運行和受到大的干擾后，均使X端電壓限制在其絕緣允許范圍內，否則X端子就有可能對地放電，造成一次繞組電流增大，熔絲熔斷。
　　5 雷云閃電時，電壓互感器多相高壓熔絲熔斷的原因分析
　　10～35k電壓架空線路，在空曠的野外，沒有架空地線，三相導線暴露在空中，在雷云電荷的作用下，三相導線都感應相同數量的束縛電荷。當雷云放電，三相導線上的束縛電荷向線路兩側運動，對變電站形成侵入波。此侵入波的電壓并不高，溶絲熔斷是發(fā)熱的結果，只有電流的幅值高且持續(xù)時間又長的侵入波，才會使高壓熔絲熔斷，而大部分侵入波都不同時具備此兩種條件。故在大多數雷暴天氣里，雷擊引起電壓互感器高壓熔絲熔斷仍是個概率事件。

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