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電壓互感器熔絲熔斷的原因

　　1.1 鐵磁諧振產(chǎn)生的原理
　　在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常運(yùn)行時(shí)，由于三相對(duì)稱，電壓互感器的勵(lì)磁阻抗很大，大于系統(tǒng)對(duì)地電容，即XL > XC，兩者并聯(lián)后為一等值電容，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地阻抗呈現(xiàn)容性，電網(wǎng)中性點(diǎn)的位移基本接近于零。但會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)，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(shí)接地，使健全相電壓突然上升，產(chǎn)生很大的涌流；③當(dāng)電壓互感器突然合閘時(shí)，其一相或兩相繞組內(nèi)出現(xiàn)巨大的涌流；④電壓互感器的高壓熔絲不對(duì)稱故障等?？傊?，系統(tǒng)的某些干擾都可使電壓互感器三相鐵心出現(xiàn)不同程度的飽和，系統(tǒng)中性點(diǎn)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(lì)磁電感變小，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)地阻抗趨于感性，此時(shí)若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地電感與對(duì)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(xiàn)象
　　工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高，可達(dá)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(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。工頻諧振過電壓可導(dǎo)致三相對(duì)地電壓同時(shí)升高，或引起"虛幻接地"現(xiàn)象。分頻鐵磁諧振可導(dǎo)致相電壓低頻擺動(dòng)，勵(lì)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(huì)使勵(lì)磁回路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流急劇加大，電流大大超過額定值，導(dǎo)致鐵心劇烈振動(dòng)，使電壓互感器一次側(cè)熔絲過熱燒毀。電網(wǎng)發(fā)生鐵磁諧振過電壓較明顯的現(xiàn)象為系統(tǒng)有接地信號(hào)，電壓表計(jì)指針不停地?cái)[動(dòng)，電氣設(shè)備有較強(qiáng)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(lì)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(duì)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(diǎn)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(jù)以上鐵磁諧振產(chǎn)生的原理和現(xiàn)象分析，通過安康變電站現(xiàn)場(chǎng)檢查和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①變電站(無人值班)遙信庫中未發(fā)現(xiàn)有母線接地信號(hào)；②產(chǎn)生諧振過電壓的一個(gè)必要條件是一次繞組中性點(diǎn)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(diǎn)裝有性能良好的消諧器，消諧器全部項(xiàng)目試驗(yàn)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(xiàn)場(chǎng)檢查電壓互感器空載勵(lì)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(biāo)準(zhǔn)；④檢查三相電壓互感器絕緣良好，未受到嚴(yán)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(diǎn)不接地電網(wǎng)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(dāng)電網(wǎng)對(duì)地電容較大，而電網(wǎng)間歇弧光接地或接地消失時(shí)，健全相對(duì)地電容中貯存的電荷將重新分配，它將通過中性點(diǎn)接地的電壓互感器一次繞組形成電回路，構(gòu)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(nèi)出現(xiàn)，電流幅值可遠(yuǎn)大于分頻諧振電流(分頻諧振電流約為額定勵(lì)磁電流的百倍以上)，頻率約2～5Hz。由于具有幅值高、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，在單相接地消失后的半個(gè)周期即可熔斷熔絲。
　　2.1 產(chǎn)生低頻飽和電流的原理
　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)流過電容電流，未接地相的電壓升高到線電壓，其對(duì)地電容上充以與線電壓相應(yīng)的電荷。在接地故障期間，此電荷產(chǎn)生的電容電流以接地點(diǎn)為通路，在電源-導(dǎo)線-大地間流通。由于電壓互感器的勵(lì)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(fù)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(jīng)充電至線電壓下的電荷，就只有通過高壓繞組，經(jīng)原來接地的中性點(diǎn)進(jìn)人大地。在這一瞬變過程中，高壓繞組中將會(huì)流過一個(gè)幅值很高的低頻飽和電流，使鐵心嚴(yán)重飽和。實(shí)際上，由于接地電弧熄滅的時(shí)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(dá)*大值這一嚴(yán)重情況下發(fā)生。因此，不一定每次單相接地故障消失時(shí)，都會(huì)在高壓繞組中產(chǎn)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(guān)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(diǎn)裝設(shè)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(diǎn)接人一個(gè)足夠大的接地電阻R，在單相故障消失時(shí)，低頻飽和電流經(jīng)過該電阻后進(jìn)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(shí)由于在零序電壓回路串聯(lián)的這個(gè)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(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)零序電流較小，和單相接地時(shí)滿足電壓互感器開口三角形電壓的靈敏度，中性點(diǎn)電阻應(yīng)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(cè)的電子消諧器不能限制低頻飽和電流，當(dāng)涌流發(fā)生時(shí)，它會(huì)將二次開口三角短路，這反而會(huì)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(diǎn)安裝了消諧器，其電阻元件是用經(jīng)高溫氫氣爐焙燒而成的非線性電阻串并聯(lián)而成。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)此消諧器電阻值大于450kΩ(取0.3mA峰值零序電流試驗(yàn))，單相接地時(shí)電阻值大于180kΩ(取3mA峰值零序電流試驗(yàn))，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(diǎn)接地的錯(cuò)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(dǎo)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(duì)X端為弱絕緣的中性點(diǎn)消諧器的選擇，必須能在電網(wǎng)正常運(yùn)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(nèi)，否則X端子就有可能對(duì)地放電，造成一次繞組電流增大，熔絲熔斷。
　　5 雷云閃電時(shí)，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(dǎo)線暴露在空中，在雷云電荷的作用下，三相導(dǎo)線都感應(yīng)相同數(shù)量的束縛電荷。當(dāng)雷云放電，三相導(dǎo)線上的束縛電荷向線路兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，對(duì)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(jié)果，只有電流的幅值高且持續(xù)時(shí)間又長的侵入波，才會(huì)使高壓熔絲熔斷，而大部分侵入波都不同時(shí)具備此兩種條件。故在大多數(shù)雷暴天氣里，雷擊引起電壓互感器高壓熔絲熔斷仍是個(gè)概率事件。

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