摘要：本文论述了中性点不接地系统电压互感器熔断器熔断的危害及原因，进而对其故障原因作出相应的预防措施，为以后将会出现相同类似的问题提供借鉴与参考。
关键词：不接地系统；电压互感器；熔丝熔断；预防措施
陆水电厂位于湖北省赤壁市，其6kV系统为中性点不接地系统，2016年4月29日强雷雨天气时，6kV突然发生三段母线电压互感器一次侧三相熔丝同时熔断的故障。事后检查，中性点绝缘、励磁特性、二次回路绝缘均正常，更换高压熔丝后，又恢复正常运行。雷击时多相熔丝熔断的原因，只有了解电压互感器的运行机理，分析各种可能导致高压熔丝熔断的原因，才能找出有针对性的防范措施。
一、电压互感器概念原理与作用
电压互感器将线路电压按一定的比例由高电压转换成相对标准的低电压，在高压与相位能够保持一致联系的基础上，能实时准确地对高压量值变化进行反映。其主要作用如下：
1、将一次回路的高电压转为二次回路的标准低电压，监视母线电压及电力设备运行状况，并提供测量仪表、继电保护及自动装置所需电压量，保证系统正常运行。
2、使二次回路可采用低电压控制电缆，且使屏内布线简单，安装、调试、维护方便，可实现远方控制和测量。
3、使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。
二、电压互感器高压熔丝熔断的危害
电压互感器熔丝熔断给电力系统的稳定运行带来了极大的隐患。主要有以下几点：
1．当电压互感器高压熔丝熔断之后，如果得不到立即修复，将可能导致母线的运行不能进行分段，对变电站和线路的安全运行造成影响；
2．直接对计量装置无法正常计量，会对电量造成不小的损失，并且在计量方面也难以做到精确计算；同时保护电压的消失将严重危及供电设备的安全运行。
3．无法准确反映一点接地等故障，造成线路带故障运行，可能导致故障的危害扩大；
4．电压互感器熔丝熔断时，特别是多相熔断时，易造成检查设备的作业人员误判断，可能误认为设备已停电，在操作时造成不必要的伤害。
由此可见，电压互感器高压熔丝熔断的危害严重，因此对熔丝熔断现象的原因进行分析，并有效避免是非常有必要的。
三、电压互感器高压侧熔丝熔断原因
当前，在我国6~10kV的电网中，电压互感器普遍使用的是电磁式电压互感器。根据日常工作的经验，电压互感器熔丝熔断的主要原因有以下几种：
1．铁磁谐振
电磁式电压互感器所使用的励磁电抗是一种典型的非线性电感元件，当这种电感元件处于正常状态时，电感值很高；但是如果处于电压较高的环境时，它的铁心将逐渐变至饱和状态。另外，由于励磁电抗的非线性特点，因此在匹配参数信息的过程中，可能会与线路电容共同构成一个具有共振特点的振荡回路，这将会进而导致在电力系统中出现过压、过流的情况。
2、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，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。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这一瞬变过程中，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。该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。
3、电压互感器入口电容的冲击电流
雷电天气时，在比较空旷的野外环境中，没有架空地线的6~10kV的架空线，三相导线暴露于空气中，，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。由于侵入波的电压并不高，因此高压熔丝熔断时避雷器并未动作。
可以简单计算i中ic值：
设侵入波的波头时间分别为1us和10us，则等值高频电流波长为4×1us和4×10us。等值频率f=(4×10-6)-1=250kHz和f=(4×10-5)-1=25kHz。
取侵入波的电压幅值U=25kV(氧化锌避雷器的直流1mA电压）。查资料得知电压互感器入口电容C在200~500pF之间，取C=350pF。
则通过入口电容的电流幅值
Ic=UIxc=U×ω×C=25×103×2π×（25～250）×103×350×10-12=1.4～14A
可以看出，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，这也是造成陆水电厂多台电压互感器多相熔丝熔断的主要原因。当然，大部分侵入波都不同时具备电流幅值高且持续时间长此两种条件，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。
4、电压互感器自身的欠缺
电压互感器的自身绝缘下降等现象也会发生保险丝熔断，尤其是当电网发生位移过电压等情况之时，必将会立即显现熔丝熔断现象。
四、电压互感器熔丝熔断主要的预防措施
1、要消除铁磁谐振主要有如下一些方法：①采用电容式的电压互感器或励磁特性能好的电压互感器；②在回路的零序增加阻尼式电阻，即是在开口三角绕组处或一次绕组中性点加装非线性电阻或消谐器；③破坏其谐振条件，增大对地电容。
2、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。如上述情况之下，如果在高压绕组中性点上，然后接入一个足够大的接地R，单相故障在消失之时，低饱和电流穿过电阻再进入大地里。因为大多数的电阻器两端的电压降，很容易抑止较低的饱和电流，致使高电压保险丝不会轻易熔断。
3、解决电压互感器入口电容的冲击电流引起多相熔丝熔断，从分析可知，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。
4、对于设备自身绝缘原因造成熔丝熔断，则要加强日常的检查维护管理，按规程规范要求对设备进行定期检查和试验，及时发现设备存在的问题，避免问题发生。
五、结论
通过以上对电压互感器熔丝熔断现象的分析，我们发现，电压互感器熔丝熔断现象总是不可避免的。我们所能够做的，只是尽量减少熔丝熔断的发生次数而已。在电力系统的运行过程中，在事故发生以后，要依据实际情况的不同，具体地分析电压互感器熔丝的熔断原因。在充分了解了电压互感器熔丝的熔断原因以后，根据熔断原因，作出相应的具体措施，以避免类似情况的再次发生。
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[2]谷万明,张浩军,郭洪强,韩凯,王晓华.电压互感器故障的分析与处理[J]..农村电气化,2009(5)
论文作者:赖和平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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