影響35kV電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷的因素探究

摘 要：通過分析某35kV變電站控制運行電路，發現其出現了一些不足，具體原因是磁通量大量穿過內部，導致電路容易產生諧振問題。并且在高頻狀態下的設備元器件，極易導致同頻干擾。文章通過科學改進目前模式，對影響35kV電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷因素進行分析，有效解決了存在的問題，不僅減少了設備的故障概率，還提升了運作效果。

關鍵詞：電容式電壓互感器；高壓熔斷器熔斷；原因

1 電容式電壓互感器工作原理

對電容電壓互感器綜合分析可知其包含兩部分：電容分壓器和電磁單元。

通過對設備原理分析了解到，電容式電壓互感器可以劃分為電磁式與電容式。電磁式電壓互感器由于其具備的短路阻抗很小，當設備實施二次繞組時極易發生短路，將會對輸電系統帶來十分嚴重的短路故障，所以通常需要把熔斷器設置在回路中。其對外電路體現為感性，正常運作時形成比較小的電流并且很少會發生突變，因此熔斷器基本上不容易出現誤動作。

電容式電壓互感器通過電容分壓原理，通過電容分壓器承擔系統電壓，形成了很大的容抗，在故障出現時對短路電流增加有效限制，進而防止系統產生嚴重的短路問題。可是35kV電容電壓互感器對外電路表現為容性，在無功投切出現時，在電容分壓器中流入電流的過程中容易產生突變，導致熔斷器錯誤操作，增加了維護難度。

2 35kV電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因

2.1 故障具體描述

某35kV變電站監控設備中斷通訊，當時母線電壓A、C相是0，B相為21.87kV。當值人員抵達現場對設備進行檢查發現：35kV線路電容式電壓互感器發送出斷線信號，對電容式電壓互感器二次電壓a、c相對地電壓全部是0，b相是62.2V，準確判斷出電容式電壓互感器高壓熔斷器A、C相熔斷。進而要求線路停電熔絲更換以后系統運行正常。

間隔一周以后，在雷雨天氣的情況下，該變電站再一次中斷通訊，對三相一次電壓當場檢查其電壓是0，檢測電容式電壓互感器二次電壓三相對地電壓全部是0。線路停電之后對其高壓熔斷器熔絲更換之后系統運行正常。

半個月以后，同樣是在雷雨天氣這一熔斷器又一次發生熔斷，結合生產廠家的意見，直接撤除熔斷器，電容式電壓互感器和系統硬件直接相連。

2.2 故障原因

電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷的原因是電容式電壓互感器一次側形成了長期的電流或者產生了巨大的瞬間沖擊電流。通過對故障分析了解到，基于特定條件下出現了電容式電壓互感器高壓熔斷故障，雷雨天氣是出現故障的外因。從故障現象可知，雷電波入侵線路，避雷器操作，在電容式電壓互感器上增加了134kV殘壓，形成了巨大的沖擊電流，但是僅出現us級的時間，不會熔斷熔絲；而35kV一回架空線路長度尚不到20km，線路對地電容極小，在單相接地故障中通過系統三相對地電容出現的充放電引發熔斷器熔斷機會很小。

電容式電壓互感器具體包括電容元件以及大量的非線性電感元件，例如補償電抗器及其中壓互感器，當線路中的單相接地出現故障時，非故障相對地電壓提高為線電壓，在系統過渡時，電容式電壓互感器中壓互感器非線性元件形成磁飽和，降低了激磁電感，對連續的分次諧波鐵磁諧振有效激發，促使在補償電抗以及中壓互感器上形成過電壓，一次側熔斷器被熔斷，甚至將補償電抗器和中壓互感器繞組擊穿損壞。所以電容式電壓互感器的鐵磁諧振極有可能由于電流導致高壓熔斷器熔斷。

電容式電壓互感器利用串聯電容分壓實現電壓的變換，也就是把高壓施加在幾個相串聯的電容上，在一個電容上獲得比較低的電壓，之后采取中壓互感器完成隔離高低壓之間的電氣。補償電抗器與電容式電壓互感器漏抗總和必須無限接近等值容抗設計，便于對容抗壓降值進行消除并且隨著二次負荷的改變產生電壓波動，可以對電壓積極穩定，避免測量誤差。

為了更加明白電容式電壓互感器在出現單相接地故障時，系統過渡過程中是否已經激發鐵磁諧振，可以通過伏安特性試驗電容式電壓互感器中壓互感器。

試驗過程中將一次繞組低壓端接地，高壓端懸空；在二次繞組上施加工頻電壓，通過電壓表和電流表測量二次繞組量測的電壓和電流。自0.1倍額定電壓進行試驗，逐一加大，直到產生1.9被額定電壓結束。通過分析試驗了解到，在80V左右產生了伏安特曲線拐點，當系統產生單相接地時，提升非故障相為線電壓。

通過對伏安特曲線分析了解到，此時電容式電壓互感器產生了飽和的中壓互感器鐵心，明顯降低了勵磁電抗，在等效短路中無法忽視勵磁支路的存在。較寬頻帶的鐵磁諧振形成于電容式電壓互感器內部，也可能形成高頻諧振，抑或是分頻諧振。在這一前提下，回路中的電流與電容、中壓互感器上的電壓顯著增大了。

由于電網不斷產生能量，若回路中沒有合理的阻尼，勢必會產生不間斷的分次諧波鐵磁諧振，過電壓數值相當于2-3被的電壓幅值。當熔斷器電流長時間高于額定電流時，最終將熔斷器熔斷。

通過上述分析可以總結電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因包括兩個方面：其一是由于電容器形成了較大的磁通過量，其二是高頻干擾造成的影響。由于內部產生了分布不均勻的磁通量，導致電壓互感器一次電壓數值產生峰值。伴隨著不斷提升的運行控制器內部溫度，也會相應增加電容兩端的電荷量，當增加到一定范圍時，就會產生擊穿電路的問題。當電容器以及熔斷器之間采取并聯連接電容方式時，通過勵磁電抗及其附屬設備形成較大數值的電抗，便會出現諧波振蕩問題。將電壓施加在中壓互感器兩端由于較高的協調振動頻率，也會出現巨大的變化，并且長時間運行電流比額定電流高，導致互感器和熔斷器發生熔斷問題。

3 解決電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷問題解決措施

為了對電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷問題有效解決，可以通過磁通量大小的改變控制電路電流。在電路中并聯繞組，形成電路無阻尼振動。這時互感器伏安特性二次曲線的拐點需要比運行在電壓過載環境的狀態高，采取這一措施能夠獲得比較低的電容分壓器電容，幫助對高壓強電流一次性減弱。可以采取線性電感和電容器件的解決措施，當高頻干擾線性電感以及電容器件的情況下，能夠防止受到其他高次諧波的侵襲，原有高頻率諧波不規律進行振蕩，導致電路電流形成阻尼諧波振動，當波動數值超過額定范圍時，便會擊穿部分電路，但是利用對諧波振動條件積極改變，能夠不斷改善互感器以及熔斷器的具體條件。

4 結束語

經過認真分析電容式電壓互感器高壓熔斷器，可以更加理解這一具體結構。將運行電路中的磁通量進行轉變控制可以降低諧波振動的概率，充分確保電路穩定運作。在供電站中上述措施逐步貫徹落實，并且得到了比較好的效果，推動了我國產業經濟的健康發展。

參考文獻

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[2]彭開盛.35kV高壓保險絲熔斷故障原因分析及預防措施[J].電網技術，2013（36）.

作者簡介：王馨澤（1988-），女，吉林吉林人，助理工程師，本科，主要研究方向：變電運行。