海上油田電網某平臺35 kV側PT高壓保險熔斷問題研究

盧錦玲，韓羞草，郭駿，姚長龍

海上油田電網某平臺35 kV側PT高壓保險熔斷問題研究

盧錦玲1，韓羞草1，郭駿2，姚長龍2

（1. 華北電力大學 電氣與電子工程學院，河北 保定 071003；2. 中海油能源發展裝備技術有限公司，天津 300452）

海上油田電網某平臺在單機運行方式時頻繁發生PT高壓保險熔斷事故，嚴重威脅著油田電網的安全穩定和正常運行。此類事故最常見的原因是發生了鐵磁諧振和低頻非線性振蕩。首先,利用ATP-EMTP仿真手段分析了這兩類振蕩的典型特點；然后搭建了故障電路的仿真模型。仿真結果表明導致該平臺PT保險熔斷的原因是發生了低頻非線性振蕩，其沖擊電流超出了保險的熔斷電流而造成熔斷；通過分析得出平臺原有消諧措施無法避免該事故發生的結論。給出了避免此類事故發生的措施，并通過仿真驗證了該措施的有效性。

電壓互感器；高壓熔斷器；鐵磁諧振；低頻非線性振蕩；ATP-EMTP

0 引言

在35 kV及以下配電網中，電壓互感器（PT）已經作為電壓檢測設備被廣泛應用。為防止PT在線路發生故障時受到沖擊，同時為避免PT本體的故障威脅到電網主系統的安全，通常會在PT高壓側安裝高壓熔斷器以起到隔離作用。然而在實際運行中，經常有保險頻繁或異常熔斷的事故發生，造成繼電保護電路無法正常進行電壓監測，影響電費計量，甚至引起保護誤動或PT燒毀等嚴重后果，影響電網的穩定性和可靠性，造成一定的經濟損失[1-3]。因此，對PT高壓保險熔斷問題的研究是人們一直以來在進行的工作。

在實際電網中，電壓互感器高壓保險熔斷事故十分常見。針對實際的故障案例進行分析總結，對于解決實際問題有借鑒意義。文獻[4]是對某110 kV變電站頻繁發生保險熔斷事故的一次分析報告，報告綜述了該站點暴露出的一些建設中存在的問題并給出相應的防范措施。文獻[5]針對大慶油田的事故情況，通過統計歸納、仿真分析、高壓放電實驗3種手段研究了事故發生原因，并提出了可行的解決措施。文獻[6]詳細分析了PT保險熔斷的原因，總結了不同故障情況下的電壓表現，并針對實際故障案例進行了分析，提出了解決方案。綜合來看，鐵磁諧振、低頻非線性振蕩、保險配置不合理、雷電波入侵等，都有可能導致PT保險熔斷。其中，鐵磁諧振和低頻非線性振蕩是最主要的原因，也最具有研究意義。文獻[7]對這兩大主要原因進行了詳細的理論分析。

通過查閱文獻發現，起初人們只將PT保險熔斷問題歸因于鐵磁諧振，因此對于鐵磁諧振的研究成果十分豐富，研究手段也種類繁多。文獻[8]通過PSCAD/EMTDC仿真，研究了鐵磁諧振存在的幾種行為模式，并用波形失真率等參數對不同頻率的鐵磁諧振進行了識別。文獻[9]結合理論推導、數字仿真和物理實驗，研究了鐵磁諧振發生時的電壓電流變化情況。文獻[10]通過ATP-EMTP仿真手段研究了PT高壓熔斷器熔斷的4種影響因素以及幾種防治措施的優缺點。文獻[11]重點分析了鐵磁諧振中的電壓電流變化和中性點偏移軌跡，介紹了不同的PT飽和程度對鐵磁諧振的影響。隨著電纜線路的廣泛應用，低頻非線性振蕩也會導致保險熔斷被發現。文獻[10,12]對保險熔斷進行了仿真分析和介紹。

目前，針對諧振造成的PT保險熔斷問題的解決措施有很多，如各種消諧手段、專用的消諧裝置等，而研究各類措施的優缺點及適用范圍，才能有效解決PT保險頻繁熔斷問題。文獻[13]對現有的消諧措施、改進消諧措施以及組合式消諧措施進行了綜合性的分析介紹。本文將在這些研究成果的基礎上，通過仿真手段解決實際工程問題。

本文案例：海上某油田平臺自2016年8月份開始單機運行后，發生PT高壓保險熔斷事故的次數明顯增多。由此帶來的不良影響有：檢修時需要關停設備或將電網解列，影響油田正常生產；經常更換保險使得成本增加；事故頻繁發生給工作人員增加了工作量。所以，找出保險熔斷的原因并采取有效的解決措施，將大大提高油田電網的穩定性，減少經濟損失。

1 保險熔斷理論分析

系統出現鐵磁諧振、低頻非線性振蕩、高壓熔斷器熔斷特性不符合生產要求、雷電波入侵等情況時都可能導致PT保險熔斷[14]。其中，前兩者是造成保險熔斷的最主要原因，在電網發生單相接地故障并消除、電壓互感器突然投入、空載母線合閘、系統負荷發生劇烈變化等情況時都有可能產生。熔斷器熔斷特性與熔體材料、加工工藝等有關，工程中應當根據實際應用環境來進行嚴格的計算校核，選出符合生產需求的高質量產品。同時，為了避免老化造成的熔斷特性變差，應當及時做好檢修更換工作。由雷電波入侵造成的保險熔斷事故較少，一旦發生必定后果嚴重。根據平臺歷次的事故報告可知，事故并非雷電入侵引起。

因此，導致本次案例中事故發生的原因可能是鐵磁諧振或低頻非線性振蕩。下面對兩類振蕩的產生原理進行理論分析。保險配置問題將在對事故平臺進行仿真后做出判斷。

1.1 鐵磁諧振的產生原理及分類

根據PT非線性勵磁特性可知，處于非飽和區域時，勵磁阻抗很大；而處于飽和區時，勵磁阻抗會急劇減小[6]。鐵磁諧振就是在PT勵磁阻抗下降到一定值，并與系統對地電容形成匹配產生諧振電路時引發的。

對于35 kV中性點不接地系統，其等效電路如圖1所示。設電源等效電動勢為A、B、C，中性點電動勢為0，PT勵磁電感為A、B、C，線路對地電容為A、B、C。

圖1 中性點不接地系統等效電路

由基爾霍夫電流定律可得：

式中：A、B、C為對地電容和PT勵磁電感的并聯導納。以A為例，公式如式（2），B、C同理。

正常運行時，PT鐵芯不飽和，勵磁阻抗很大，導納A、B、C均為正值，系統對地成容性，三相電壓基本平衡。若突然出現如單相接地故障及消除、空載合閘、電源投入、系統運行方式改變等，使外加電壓或通過電流增加，就有可能造成A、B、C發生不同程度的飽和，電感下降，使A、B、C中一相或兩相變為負值，式（1）分母接近于0，中性點發生偏移且電壓顯著增大，進而使PT上的電壓和流過的電流迅速增大，發生鐵磁諧振[11]。增大的勵磁電流可能造成高壓熔斷器過流熔斷。

1.2 低頻非線性振蕩原理

若系統線路的對地容抗比較大，則其與PT的勵磁電抗比值便不再符合產生鐵磁諧振的條件；但實際情況是，互感器保險熔斷事故依然會發生，也就是產生了低頻非線性振蕩。以系統發生單相接地故障并消除為例：接地故障發生時，非故障相升高為線電壓，電荷受線電壓影響重新分配；接地故障消除時，非故障相電壓回落，此時，非故障相積蓄的電荷只能通過中性點接地的PT一次繞組釋放[12]。由于PT高壓繞組是非線性電感，可以與線路對地電容形成零序振蕩回路，因此，該放電過程是周期性的、振蕩的，且振蕩頻率不高，會隨著時間不斷衰減。由于放電回路電阻不大，于是產生了反復沖擊PT一次繞組的過電流，從而造成PT高壓保險過流熔斷。

2 各類振蕩的仿真及波形分析

為了在對事故平臺進行仿真時，能夠根據仿真結果確切地判斷出所發生的諧振類型，本節利用ATP-EMTP電磁仿真軟件來模擬產生鐵磁諧振和低頻非線性振蕩的波形，并分析波形特點。搭建的仿真模型如圖2所示。以線路發生單相接地故障并消除來引發諧振。由于這兩類振蕩只產生于零序回路，所以系統中的電容器組、線路相間電容、負載變壓器和各種負荷可不必考慮[10]。

圖2 仿真模型

該仿真模型的電壓等級設置為10 kV，采用型號為JDZX19-10G的PT，其勵磁特性參數見表1。對地電容值設為=0.005 μF/km，線路阻抗取=0.42+j1.43 Ω。仿真時間設為2 s，在0.2 s時K閉合模擬單相接地，在0.3 s時單相接地消除。文獻[10]顯示：隨著線路變長，對地電容值增大時對應諧振頻率減小，因此可通過改變對地電容的大小來激發出不同類型的諧振。

表1 JDZX19-10G型電壓互感器勵磁特性參數

2.1 鐵磁諧振

設置對地電容為0.002 μF、0.02 μF和0.08 μF，分別得到了以下的高頻諧振、基頻諧振和分頻諧振的波形，如圖3所示。對地電容=0.002 μF，對應產生了高頻諧振的工況。從波形可見，發生高頻諧振時，三相電壓同時升高且過電壓可達系統額定相電壓的4倍左右。據研究，高頻諧振是最難激發的，因其激發時需要的能量最大，這也造成了高頻諧振的過電壓幅值最高。此時，電壓互感器溫度升高，在設備絕緣薄弱的地方極易發生放電損壞。當對地電容足夠小時，對于電壓等級高且負載小的電路，進行合閘操作最容易使PT產生高頻諧振。

圖3 鐵磁諧振的3種波形

對地電容=0.02 μF，對應產生了基頻諧振的工況。根據波形可見，基頻諧振的電壓特點為，只一相降低，另外兩相均升高，過電壓可達相電壓的2倍左右。此特征與單相接地故障時的電壓特征相同，所以可能造成“虛幻接地”致使保護誤動[16]。此外，過電壓雖然倍數不高，但是振蕩是長期穩定存在且不發生衰減的，由此可能會減少設備使用壽命。

對地電容=0.08 μF，對應產生了分頻諧振的工況。根據波形可見，發生分頻諧振時，三相電壓同時升高，且振蕩持續存在。分頻諧振時，諧振頻率降低，PT勵磁阻抗減小，勵磁電流會顯著增加，且遠遠大于額定值。這種持續的大電流極易導致保險熔絲熔斷，嚴重時會令PT本身燒毀甚至爆炸。除此之外，根據H.A.Peterson的試驗結論可知，在實際運行中，當系統電感電容參數滿足一定諧振條件時，激發分頻諧振所需要的電壓是最低的，所需的能量是最小的，所以分頻諧振是最容易發生的，也是危險性最大的一種諧振形式[7,17]。

2.2 低頻非線性振蕩

對地電容=1 μF，對應產生低頻非線性振蕩的工況，電壓、電流波形如圖4所示。

圖4 低頻非線性振蕩的電壓和電流波形

首先，經過對比，可以發現激發低頻非線性振蕩所需的對地電容要比激發鐵磁諧振時大很多。其次從波形圖可以看出，低頻非線性振蕩的振蕩頻率很低，遠低于50 Hz，并且同電壓、電流的幅值一樣都在隨時間逐漸衰減。值得注意的是，由于振蕩頻率低，PT勵磁電感降低，初始的振蕩電流很大，會對PT造成沖擊，并且可能導致PT一次側高壓保險過流熔斷。隨著對地電容增大，頻率隨之降低的同時衰減也會越來越快，但是初始的沖擊電流也會增大[16]。

3 油田平臺事故分析

事故油田平臺擁有3臺透平發電機組，通過35 kV海底電纜與其他平臺連接，向其輸送電能。平臺于2016年8月開始單機組運行，在2016年9月停產檢修：對高壓盤PT進行了升級改造工作，將原有的兩圈PT設備更換為三圈PT設備；并在開口三角處加裝了二次消諧電阻。改造后，平臺開始頻繁發生高壓保險熔斷事故。公司檢修人員在事故報告中初步判斷為系統由于電壓波動發生了分頻諧振，但尚未找到合適的解決辦法。

3.1 模型搭建

根據保險更換統計表，該平臺有4處電壓互感器經常發生事故。將所在線路提取出來可得簡化的接線圖，如圖5所示。由于各個PT安裝位置和功能的相似性，搭建仿真模型時可繼續簡化為圖6所示結構。仿真模型中只搭建了PT一次側繞組和二次側三角形繞組，這是由于二次側的其他繞組保持開路，可不予考慮[18]。

圖5 簡化接線圖

圖6 簡化的仿真模型圖

設置仿真時間為2 s，在0.2 s時發生單相接地故障，在0.3 s時故障消除。發生保險熔斷的PT均接在35 kV側，通往下一平臺的長距離海纜為13.4 km。線路阻抗計算的數據如表2所示。PT采用的是近年來油田電網應用較多的新型電磁式電壓互感器JDZX9-35，其勵磁特性參數如表3所示。

表2 35 kV海底電纜阻抗計算表

表3 JDZX9-35型PT勵磁特性參數

3.2 仿真結果

由于在2016年的升級改造工作中，給PT加裝了二次消諧電阻，所以分別仿真了不加消諧電阻、加裝1 Ω的消諧電阻和加裝0.1 Ω的消諧電阻3種情況下，PT一次側的電壓電流波形，以檢測二次消諧電阻的消諧效果。經過搭建模型并合理設置參數，在系統發生單相接地并消除后，得出的PT一次側電壓電流波形如圖7所示。

首先，觀察不加消諧電阻時的波形特點可以看出，其與2.2節得出的低頻非線性振蕩的波形特點相同，因此造成平臺高壓保險熔斷的并非是事故報告中判斷的發生了分頻諧振，而是發生了低頻非線性振蕩。根據文獻[10]的分析，由于鐵磁諧振和低頻非線性振蕩只產生于零序回路，所以系統中的電容器組、線路相間電容、負載變壓器和各種負荷在建模時可不必考慮。另外，根據1.1節的理論，分頻諧振在線路對地容抗C和PT勵磁感抗L的比值為0.01～0.07時發生；而低頻非線性振蕩是在線路對地容抗C遠大于PT勵磁感抗L時產生，此時已經超出了鐵磁諧振產生范圍[12]。所以該平臺的保險熔斷故障僅是由于低頻非線性振蕩導致，平臺的事故報告結論錯誤。

圖7 電壓電流波形

低頻非線性振蕩的最典型特征，即為在初始的幾個振蕩周期內會產生較大的低頻飽和過電流。根據仿真結果，該沖擊電流已經達到了1.5～1.7 A。該平臺PT一次側裝設的是型號為XRNP640.5 kV1 A的高壓分斷熔斷器，其熔斷電流僅為1A，所以振蕩初期的沖擊電流足以導致高壓保險熔斷。其次，系統在升級時雖然加入了二次消諧電阻作為消諧手段，但是并未有效阻止保險熔斷事故的發生。從仿真波形可以看出，加裝二次消諧電阻，可以加速振蕩的衰減，且阻值越小衰減速度越快；但是對于初始幾個振蕩周期的振蕩幅值影響卻不大，單相故障消除瞬間依舊會產生大于1 A的低頻沖擊電流，造成高壓保險熔斷。所以應當尋找更為有效的解決方法。

4 解決方案

4.1 升級高壓熔斷器

根據文獻[5]中的PT高壓熔斷器熔體電暈試驗結果可知：如果熔斷器的熔體是有損傷或缺陷的，那么在長時間的工作電壓作用下，電暈現象可能會導致熔體的熔斷特性下降；并且，PT熔斷器的熔體截面積很小，即使質量完好，也極其容易在幾個月或幾年內受電暈作用影響而腐蝕損傷。此外，熔斷電流本身具有分散性，在熔斷器受老化和氧化等影響時其也會減小。

因此，根據3.2節的仿真結果，考慮避免熔斷器本身熔斷電流降低和提高對低頻沖擊電流的耐受能力兩方面因素，建議更換掉原額定熔斷電流為1A的PT高壓熔斷器。經查，額定電壓為40.5 kV且管徑為25的XRNP6型高壓熔斷器，其額定電流一共分為0.2 A、0.3 A、0.5 A、1 A、2 A、3.15 A 6種規格。考慮到低頻沖擊電流為1.5～1.7 A，熔斷器熔斷電流本身具有±20%的分散性[5]，且容易受到外界因素的影響而減小，因此推薦使用3.15 A的熔斷器。

該方案的可行性可從系統接地保護和PT保護兩方面分析[5]。

（1）系統接地保護

當系統發生單相接地故障時，故障相電壓降為0，該相熔斷器流過的電流也降為0；而非故障相電壓升高為線電壓，此時非故障相熔斷器會通過升壓對應的激磁電流，升壓過程結束后，流過的是線電壓對應的穩態電流，該電流很小，這可以從圖7中二次三角形側加裝1 Ω的消諧電阻時的電流波形觀察得知（實際應用中并不會使消諧電阻盡可能小，因為容易在二次三角形側產生很大的環流或使消諧電阻過熱燒毀[10]，所以加裝0.1 Ω電阻時的電流波形不作參考）。因此選用1 A和3.15 A的熔斷器都不會影響到系統接地保護。

（2）PT保護

電壓互感器二次側的保護有低壓熔斷器承擔，這里只分析一次側。在實際電網中，PT都會配有高壓保險，但是依舊無法完全阻止PT燒壞或炸裂。

當PT一次繞組內部發生很嚴重的故障且故障發展很快時，形成的暫態電流將會很大，無論是1 A還是3.15 A的熔斷器均會熔斷，雖可防止事故擴大，但PT本身依然有可能損壞。當PT一次繞組內部發生小故障且故障發展緩慢甚至不發展時，PT會流過一穩態電流。平臺安裝的PT型號為JDZX9-35，其熱極限容量為400 VA，在35 kV電壓等級下，對應的電流僅為0.009 897 A。所以一旦故障時的穩態電流大于這一數值，就極有可能造成PT過熱燒毀。那么無論是1 A還是3.15 A的熔斷器都不能保證PT本身不損壞。

結合以上分析，將1 A的熔斷器換成3.15 A的熔斷器，保護性能不變，方案可行。

4.2 采用有效的消諧措施

從原理上講，消除諧振的措施一般分為兩類[11,13]。一類是通過改變系統參數來破壞諧振條件，使諧振不易發生。常見的方法有：采用高飽和點的PT、減少并聯PT的數量、在PT一次側中性點加一組零序PT等。雖然這些方法可以從本質上避免諧振產生，但是基于實際電網系統的復雜性和經濟性，還是要考慮安裝消諧裝置。另一類是通過在振蕩回路中加入阻尼電阻來消耗電路中的諧振能量，使諧振衰減至安全范圍，避免引起事故發生。常見的方法有：在PT一次中性點加入消諧電阻、在開口三角處加消諧電阻、在系統中性點接消弧線圈等。

首先，在3.2節的仿真中已經證明了在二次開口三角處加裝消諧電阻不能有效避免保險熔斷。另外，消弧線圈補償能力是有限的，并且該方法投資大、控制難度大，經濟性不強，所以不采用該方法。因此，下面將通過仿真手段來探討為該平臺的事故PT一次側加裝消諧器，以期起到有效的消諧作用[13]。

一次消諧器本質是一種非線性電阻器。在回路正常時，消諧器所承受的電壓值不高，呈現高阻值狀態，在諧振產生的初始階段能起很大的抑制作用；而回路故障時，消諧器所承受電壓值升高，呈現低阻值狀態。該狀態不影響PT開口三角的電壓要求，可以保證接地保護裝置的正常運行[10,19,20]。

本次的仿真模型中，采用Type99準非線性電阻模型來模擬消諧器，如圖8所示。

圖8 一次側加裝消諧器后的仿真模型圖

測得某廠家的LXQⅡ型消諧電阻器的伏安特性參數如表4所示。

表4 LXQII型消諧器伏安特性參數

按照該參數合理設置仿真模型后，經過單相接地故障并消除，激發得到的PT一次側電壓電流波形如圖9所示。

圖9 加裝LXQⅡ型消諧器后的電壓電流波形

由仿真結果可以發現，一次側諧振波形被很好地消減了，且衰減速度極快；同時，諧振初期產生的容易造成高壓熔斷器熔斷的低頻沖擊電流也在一次消諧器的作用下減小到了1 A以下。可見，在平臺由于電壓波動或單相接地故障消除等原因產生低頻非線性振蕩時，在PT一次中性點加裝消諧器可以很好地避免高壓熔斷器熔斷事故的發生。

據研究，PT一次側接入消諧器可能導致一次側中性點電壓升高，造成此處的絕緣老化加速[10,21]。針對這一問題，可以在消諧器兩端并聯放電間隙來保護PT一次側中性點的絕緣[20]。

5 結論

文章針對海上油田某平臺的PT高壓熔斷器頻繁熔斷的事故展開了研究。利用ATP-EMTP仿真軟件模擬產生了鐵磁諧振和低頻非線性振蕩的波形，并分析了其典型特點。對平臺的故障電路進行了合理簡化并搭建了仿真模型，通過設置模型參數較為合理地還原了電路情況。經過仿真，否定了事故報告中“發生了分頻諧振”的判斷，得出了事故實際是由低頻非線性振蕩的低頻沖擊電流引發的結論。針對平臺原有的在PT二次側開口三角處加裝消諧電阻的措施進行了仿真模擬，證明了其對于解決保險熔斷問題的無效性。結合常見的多種消諧措施的優缺點，提出了在PT一次側加裝消諧器的建議，并用仿真驗證了其消諧效果。針對該平臺的保險頻繁熔斷的問題提出的解決方案有兩種：（1）更換熔斷電流為3.15 A的高壓熔斷器。（2）在PT一次側中性點經消諧器接地，并在兩端并聯放電間隙。

鑒于海上油田電網同陸地電網相似卻不同的特征，結合陸地電網的各類故障經驗更加深入地研究針對于海上油田電網故障的應對措施十分必要，期待未來能進行更為深入的研究。

[1] 李強. 中性點不接地系統電磁式電壓互感器問題綜述[J]. 華東電力, 2011, 39(9): 1549-1553.

LI QIANG. Problem summary of electromagnetic potential transformer in neutral non-grounding system[J]. East China Electric Power, 2011, 39(9): 1549-1553(in Chinese).

[2] 尹小波, 張亮. 35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷故障分析[J]. 電工技術, 2011(7): 54-55.

[3] XIE S, ZHOU Y, TANG X, et al. Test and simulation of PT saturation characteristics during single-phase grounding fault recovery of 10kV distribution system[C]//2020 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE). Beijing: IEEE, 2020: 1-4.

[4] 葉劍鋒. 關于中性點不接地系統電壓互感器一次保險熔斷分析報告[J]. 通訊世界, 2019, 26(12): 251-252.

[5] 王明欽, 陳維江, 李永君, 等. 油田35 kV系統電壓互感器高壓熔斷器異常熔斷故障的抑制措施[J]. 電網技術, 2012, 36(12): 283-288.

WANG MINGQIN, CHEN WEIJIANG, LI YONGJUN, et al. A countermeasure to deal with abnormal fusing of high voltage fuse for potential transformer in 35 kV oilfield power distribution system[J]. Power System Technology, 2012, 36(12): 283-288(in Chinese).

[6] 郭云濤, 薛廣闊, 楊安徽, 等. 張頭窩泵站35 kV變電站PT頻繁熔斷分析及解決方案[J]. 海河水利, 2020(2): 55-58.

[7] 王貴賓, 羅輝. 電壓互感器高壓保險頻繁熔斷的原因分析及解決方案的研究[J]. 電網與清潔能源, 2016, 32(6): 89-94.

WANG GUIBIN, LUO HUI. Cause analysis and solutions for frequent high voltage fusing of voltage transformers[J]. Advances of Power System & Hydroelectric Engineering, 2016, 32(6): 89-94(in Chinese).

[8] 郭鳳儀, 鄭龍飛, 張建飛. 電磁式電壓互感器鐵磁諧振特征[J]. 遼寧工程技術大學學報(自然科學版), 2015, 34(6): 750-753.

GUO FENGYI, ZHENG LONGFEI, ZHANG JIANFEI. Characteristics of electromagnetic voltage transformer ferroresonance[J]. Journal of Liaoning Technical University (Natural Science Edition), 2015, 34(6): 750-753(in Chinese).

[9] 王文潔, 王泱, 古海濱. 電磁式電壓互感器引發的鐵磁諧振的研究[J]. 華北電力大學學報, 2006, 33(6): 43-46.

WANG WENJIE, WANG YANG, GU HAIBIN. Electromagnetic PT excited ferroresonance[J]. Journal of North China Electric Power University, 2006, 33(6): 43-46(in Chinese).

[10] 趙夢雅, 梁志瑞. 配電網TV高壓熔斷器熔斷影響因素的分析[J]. 電測與儀表, 2016, 53(21): 76-81.

ZHAO MENGYA, LIANG ZHIRUI. The analysis on the influence factors of TV fuses blowing in the distribution network[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2016, 53(21): 76-81(in Chinese).

[11] 許貴民, 姚帥, 尹紅霞. 中性點非有效接地系統電磁式電壓互感器鐵磁諧振問題研究[J]. 電氣應用, 2020, 39(5): 53-60.

XU GUIMIN, YAO SHUAI, YIN HONGXIA. Comprehensive analysis on ferroresonance of electromagnetic potential transformer for power system with invalid neutral grounding modes[J]. Electrotechnical Application, 2020, 39(5): 53-60(in Chinese).

[12] 桂媛, 陳凡, 朱勇, 等. 電磁式電壓互感器保險頻繁熔斷抑制措施分析及RTDS仿真驗證[J]. 中國電力, 2020, 53(12): 214-222.

GUI YUAN, CHEN FAN, ZHU YONG, et al. Analysis and RTDS simulation on suppression methods for TV fuses frequently blown[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 214-222(in Chinese).

[13] 譚洪林, 彭志煒, 毛雅茹, 等. 配電網鐵磁諧振及消諧策略研究[J]. 電測與儀表, 2019, 56(14): 47-55.

TAN HONGLIN, PENG ZHIWEI, MAO YARU, et al. Study on ferromagnetic resonance and harmonic elimination strategy of distribution network[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2019, 56(14): 47-55(in Chinese).

[14] 張斌衛. 電磁式電壓互感器的鐵磁諧振研究[J]. 電氣傳動自動化, 2017, 39(4): 12-16.

ZHANG BINWEI. Study of ferromagnetic resonance of electromagnetic voltage mutual inductor[J]. Electric Drive Automation, 2017, 39(4): 12-16(in Chinese).

[15] VAN DER SLUIS L. Transients in power systems[M]. New York: John Wiley & Sons Ltd, 2001.

[16] 周浩, 余宇紅, 張利庭, 等. 10 kV配電網鐵磁諧振消諧措施的仿真比較研究[J]. 電網技術, 2005, 29(22): 24-34.

ZHOU HAO, YU YUHONG, ZHANG LITING, et al. Comparative study on ferroresonsnce elimination measures in 10 kV power distribution system by simulation method[J]. Power System Technology, 2005, 29(22): 24-34(in Chinese).

[17] 梁志瑞, 董維, 劉文軒, 等. 電磁式電壓互感器的鐵磁諧振仿真研究[J]. 高壓電器, 2012, 48(11): 18-23.

LIANG ZHIRUI, DONG WEI, LIU WENXUAN, et al. Simulation analysis on ferroresonance of potential transformer[J]. High Voltage Apparatus, 2012, 48(11): 18-23(in Chinese).

[18] 李云閣. ATP-EMTP及其在電力系統中的應用[M]. 北京: 中國電力出版社, 2016: 300-305.

[19] 王海棠, 竇春霞, 王寧, 等. 基于ATP- EMTP的PT鐵磁諧振與消諧措施研究[J]. 變壓器, 2008, 45(3): 24-28.

WANG HAITANG, DOU CHUNXIA, WANG NING, et al. Research on PT ferroresonance and resonance elimination measures based on ATP-EMTP[J]. Transformer, 2008, 45(3): 24-28(in Chinese).

[20] 姚玉海, 朱勇, 陳凡, 等. 10 kV配網電壓互感器斷保險故障分析及應對措施[J]. 電測與儀表, 2020, 57(2): 122-128.

YAO YUHAI, ZHU YONG, CHEN FAN, et al. Fault analysis and countermeasures for fuses blown of 10 kV distribution network PT[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2020, 57(2): 122-128(in Chinese).

[21] 冉啟鵬, 代正元. 電磁式電壓互感器高壓側中性點加裝消諧器后引起絕緣擊穿的原因分析[J]. 變壓器, 2011, 48(5): 42-44.

RAN QIPENG, DAI ZHENGYUAN. Analysis of insulation breakdown caused by harmonic elimination device on neutral point on HV side in EVT[J]. Transformer, 2011, 48(5): 42-44(in Chinese).

Study on PT High Voltage Fuse on the 35 kV Side of a Platform in the Offshore Oilfield Grid

LU Jinling1, HAN Xiucao1, GUO Jun2, YAO Changlong2

(1. School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China; 2. CNOOC Energy Development Equipment Technology Co., Ltd., Tianjin 300452, China)

A platform in the offshore oilfield power grid has frequent PT high-voltage insurance meltdown accidents during the stand-alone operation mode, which seriously affect the safety and stability of the oilfield power grid and the normal production. The most common causes of such accidents are usually the occurrence of ferro-resonance and low-frequency nonlinear oscillation. The article first analyzes the typical characteristics of these two types of oscillations by means of ATP-EMTP simulation; then builds a simulation model of the fault circuit. The simulation results show that the cause of the PT fuse meltdown of the platform is the occurrence of low-frequency nonlinear oscillation, whose inrush current exceeded the fusing current of the fuse and cause the meltdown. And it is concluded that the original harmonic eliminations measure of the platform cannot avoid the accident. The paper also gives the measures to avoid such accidents and verifies their effectiveness by simulation.

voltage transformer; high voltage fuse; ferro-resonance; low frequency nonlinear oscillation; ATP-EMTP

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.09.006

TM73

A

1672-0792(2021)09-0044-10

2021-05-21

盧錦玲（1971—），女，副教授，研究方向為電力系統運行、分析和控制；

韓羞草（1996—），女，碩士研究生，研究方向為配電網電氣設備故障診斷。

韓羞草