摘要：在中性点不接地或中性点非有效接地的系统当中，存在谐振过电压与间歇性弧光电压，由于这两种过电压的作用，系统常发生电压互感器烧毁或一次保险熔断故障，影响了电力系统的供电质量与运行效益。因此，细致分析电压互感器烧毁及一次保险熔断故障的起因，并提出相应的解决办法，对稳定电力系统的日常运行具有重要意义。
关键词：电压互感器；烧毁原因；预防措施
电力系统是由发电机、输电、变电、配电和用电设备以及控制、保护和通信设备组成的一个整体，简单的说就是将发电机、变压器、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一体。其中变压器是输电环节中最重要的元件，属于一次设备。用于控制、保护和通信的设备属于二次设备，能将一次和二次设备关联起来的设备就是互感器。包括电压互感器和电流互感器。
1 原因分析
1.1 电压互感器烧毁的可能原因
电压互感器发热、冒烟或烧毁主要有以下几个方面的原因：（1）电压互感器本身绝缘不良，如环氧浇注体内有杂质、气孔、沙眼等，致使泄漏电流增大，造成互感器发热甚至烧毁；（2）当系统发生单相间歇性电弧接地故障，如瓷瓶闪烙等，将产生高电压，电压互感器铁芯很快饱和，激磁电流急剧增加，致使互感器发热冒烟甚至烧毁；（3）电压互感器高低压侧发生单相接地或二次侧匝间、相间短路时，也会使激磁电流增大，一次过负荷而使互感器发热烧毁；（4）电压互感器表面有尖端放电，绝缘损伤，致使电压互感器出现局部电晕现象，使互感器发热、冒烟甚至烧毁；（5）由于电路中电压发生突变，如投入负载瞬间等，这时电压互感器激磁电流增大，造成互感器发热、冒烟甚至烧毁。
1.2 保险熔断故障
高压保险熔断产生故障的原因主要分为三种，分别为：系统故障、操作故障、互感器自身故障。在500k V变电站中，所有的备用电源系统为中性点不接地系统，该系统包含的储能元件种类较多，既包括电容元件，又包括电感元件，由于此系统具有暂态特性，因此，很容易产生站用电系统发生故障。当冲击电流流经电压互感器、线路中的电流大于额定电流值或者是网路中产生铁磁谐振过电压时，都容易引起高压保险熔断故障。线路中铁磁谐振过电压容易引发互感器保险熔断故障，产生铁磁谐振过电压的主要原因有：（1）电压互感器的中性点与地表直接接触；（2）网路中性点对地绝缘；（3）外界因素的不利影响。在500k V线路中，当备用电源的系统满足上述条件后，就会在电路系统中发挥备用电源的作用，这类线路传输的距离较长，而且大部分处于雷区，因此很容易发生单相故障，进而铁磁谐振发生的几率较高。除此之外，在冲击电压的作用下，当电抗的数值特别大时，流经冲击波头的电流较小，此时互感器受电流的冲击较大，也容易发生熔断故障。
2 预防措施
2.1 提高电压互感器热极限输出容量
主电压互感器热极限输出容量从常规的300VA，增加到400VA；零相电压互感器热极限输出容量从常规的300VA，增加到800或1000VA；适当提高主PT热极限输出容量（300VA提高到400VA），解决了中性点不接地系统长期接地运行“主PT二次开口三角短接回路，电容电流使开口三角绕组热容量不够而烧坏”问题；二通过大幅提高零相PT热极限输出容量（300VA提高到800VA或1000 VA），来解决反复接地运行“超低频振荡过电流，烧损零序电压互感器”问题。使得上述运行难题得到了有效的解决。在线路遭到雷击后，会产生冲击电流，流入电压互感器的入口，进而产生电磁谐振，造成保险熔断故障。工作人员可适当提高保险的容量，使其从0.5A增加到1A与2A之间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这时，当线路单相接地后，系统会自动发起保护动作，使流经故障侧高压保险的电流数值为0A，这种情况下，0.5A与1A高压保险的效果相同，不会影响到系统的正常工作状态。所以说，适当提高保险容量，有利于防范熔断故障，确保系统的平稳运行。
2.2 增加电压互感器一次消谐器
利用消谐器的非线性特性，能够在故障状态下起到很好的阻尼和限流作用，从而限制电压互感器出现铁磁谐振现象，形成一次消谐为主、二次消谐为后备的消谐方式，提高电压互感器运行的安全性和可靠性。
2.3 工作人员需要采用相应的措施
避免电压互感器发生铁磁谐振现象，为此，可以用电容式电压互感器代替10k V母线中的电磁式电压互感器，由于被烧毁的电压互感器是半绝缘的互感器，把线路中的互感器全部更换为全绝缘式变压器之后，不仅会提升系统的绝缘性能，还可以使变压器对地呈现容性，这样就可以有效减少电压互感器发生铁磁谐振现象，保证电力系统的平稳运行。值得注意的是，当配电网对地电容小时，工作人员通过估算互感器的对地电容，发现这种情况也会引发铁磁谐振，应当在电路中使用阻止较大的电阻，使高压中性点在接地时，受到电阻阻值的影响，减少铁磁谐振现象的发生。
2.4 碳化硅非线性电阻方法
在PT的一次中性点通过电阻（线性或非线性电阻）接地，能有效的起到阻尼和限流的作用，从保护效果来说，阻值越大越明显。但中性点电阻的引入会带来相电压和零序电压的测量误差，从这点来讲又希望这个阻值越小越好。因此中性点电阻的阻抗匹配有一定的要求，在满足阻尼谐振的前提下尽量取小阻值。由于碳化硅非线性电阻的伏安曲线可以调整到与PT伏安曲线相近，即保证了动态下的阻抗匹配，因此非线性电阻消谐成了比较理想的解决方案。当3个PT的参数完全一致时仍然有一定量的3次谐波电流流过中性点，在电阻上形成3次谐波电压。若3个PT的参数有一定差异，PT中性点上的电阻上将会产生一定量的工频3次谐波的电压叠加。当通过相同的不平衡励磁电流时，消谐器的电阻越大，中性点的偏移就越大，2次侧的三相不平衡越明显。系统不平衡导致中性点电位严重偏移时，运行中的非线性电阻可能会出现损坏。因此对非线性电阻方案，PT励磁特性的好坏、3只PT伏安特性的一致性、消谐器的电阻阻值的选择限制了此方案的应用。任何1个参数的偏移均会导致PT的2次侧的电压不平衡输出，影响测量和保护的正常运行。
2.5 消耗谐振能量
在电磁式电压互感器开口三角形侧并联阻尼电阻。当系统在正常运行时，电磁式电压互感器二次侧开口三角处绕组两端理论上不会有电压产生，或仅有极小的电压产生。当系统发生单相接地故障或其他非对称类系统故障时，由于在电磁式电压互感器开口三角形线圈侧并接有阻尼电阻，并且此处阻尼电阻阻值极小，开口三角形绕组线圈两侧近似于短接，从而起到了改变电磁式电压互感器抗谐振参数的作用，能防止电磁式电压互感器发生磁饱和，同时能有效地消耗系统内的谐振能量，防止系统内产生谐振过电压。
3 结束语
通过相关分析，能够明确电压互感器的熔断器质量与一次保险结构对相应故障的影响作用，提出适当选择熔断器、加装一次消谐线圈与二次消谐线圈的解决方案，以达到避免电压互感器烧毁与避免熔断器反复熔断的效果。在未来的研究过程中，应重视对电压互感器烧毁与一次保险熔断故障的综合研究，最大程度解决相应质量事故。
参考文献：
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[2]单文培，廖宇仲.电力设备异常运行及事故处理[M].北京：中国电力出版社，2017.
论文作者:项军,
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：电压互感器论文; 谐振论文; 电阻论文; 互感器论文; 故障论文; 过电压论文; 电流论文; 《基层建设》2018年第29期论文;