35kV電磁式電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷原因分析

欒聰

【摘 要】針對35kV電磁式電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷故障，結(jié)合現(xiàn)場實際情況詳細(xì)分析了可能的影響因素，得出了高壓熔斷器接線端帽密封失效，在潮濕環(huán)境條件下因電暈放電作用而熔斷的結(jié)論，并提出了處理方法和防范措施。

【關(guān)鍵詞】電磁式電壓互感器；高壓熔斷器；頻繁熔斷；電暈放電

電壓互感器（簡稱PT）是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要電氣設(shè)備，它將一次回路的高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，為測量、計量儀表及繼電保護(hù)和自動裝置提供所需的電壓量。在35kV及以下系統(tǒng)中電壓互感器一般經(jīng)隔離刀閘和高壓熔斷器接入母線，當(dāng)電壓互感器內(nèi)部故障或與系統(tǒng)連接線路發(fā)生短路故障時，高壓熔斷器熔斷，切斷故障點或?qū)㈦妷夯ジ衅髋c故障源隔離，從而縮小故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全[1]。在實際運行中，電壓互感器高壓熔斷器熔斷故障時有發(fā)生，通常在更換高壓熔斷器后系統(tǒng)即恢復(fù)正常，往往沒有引起足夠重視，進(jìn)而對故障進(jìn)行深入分析和采取針對性處理措施，致使后續(xù)仍可能發(fā)生熔斷故障甚至頻繁熔斷情況，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。本文就某風(fēng)電場變電站35kV電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷故障進(jìn)行了詳細(xì)分析并提出處理方法和防范措施，為今后類似故障的分析處理提供參考和借鑒。

1 故障概述

風(fēng)電場110kV變電站2010年投運，35kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，其中35kV I母接有風(fēng)力發(fā)電機組進(jìn)線4回，SVG、小電阻接地變、站用變進(jìn)線各1回，#1主變低壓側(cè)出線1回，母線安裝3臺型號為JDX6-35W3的單相、戶外、油浸式、全絕緣電磁電壓互感器，并配置KNXQ-35型一次消諧裝置和HY-XX2000A型二次消諧裝置，使用額定電流0.5A的XRNP-40.5/0.5型高壓熔斷器。自2014年5月起連續(xù)4個月內(nèi)35kV I母PT高壓熔斷器共發(fā)生5次熔斷故障，故障均發(fā)生在陰雨天氣或雨后第二天，故障時變電站綜自顯示故障相電壓由正常運行值22.2kV左右下降至20～21kV并隨時間推移逐漸下降，其他相電壓正常，系統(tǒng)無保護(hù)動作及告警信息，現(xiàn)場檢查未見明顯異常，更換故障相高壓熔斷器后恢復(fù)正常運行。

2 原因分析

（1）35kV及以下系統(tǒng)中一般采用中性點不接地運行方式，由于電磁式電壓互感器勵磁電感的非線性特性，當(dāng)系統(tǒng)運行環(huán)境變化，使網(wǎng)絡(luò)中電抗接近容抗時，便產(chǎn)生諧振過電壓，特別是遇有激磁特性不好（易飽和）的電壓互感器及系統(tǒng)發(fā)生單相對地閃絡(luò)或接地時，更容易引發(fā)諧振過電壓，經(jīng)常引起運行中電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷。而當(dāng)系統(tǒng)采用中性點經(jīng)小電阻接地運行方式時，由于中性點接地電阻是一個耗能元件，是電網(wǎng)對地電容中能量（電荷）的泄放通道，又是系統(tǒng)諧振的阻尼元件，可消除由于各種原因引起的系統(tǒng)諧振過電壓（如鐵磁諧振、高頻諧振、分頻諧振、斷線諧振、線性諧振等），采用電阻接地是消除頻繁發(fā)生的電壓互感器諧振過電壓的最有效的辦法[2]。35kV I母通過接地變小電阻接地，且電壓互感器配置了較為完善的一二次消諧裝置，二次消諧裝置也無異常運行記錄，因此高壓熔斷器熔斷并非諧振原因引起。

（2）35kV I母各進(jìn)線配置零序過流保護(hù)，母線配置差動保護(hù)，故障發(fā)生時現(xiàn)場無雷擊、閃電現(xiàn)象，系統(tǒng)未帶大負(fù)荷且負(fù)荷波動波動不大，未進(jìn)行運行方式調(diào)整和變電站倒閘操作，綜自及保護(hù)自動裝置無動作和告警信息，故障錄波裝置和在線式電能質(zhì)量監(jiān)測儀均無異常運行記錄，故障后現(xiàn)場檢查電壓互感器運行無異響，二次側(cè)各熔斷器、空氣開關(guān)正常，回路絕緣測試合格，因此高壓熔斷器熔斷也非一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地，產(chǎn)生弧光接地過電壓、低頻飽和電流或二次負(fù)載過重、短路等原因所導(dǎo)致。

（3）為進(jìn)一步確認(rèn)故障原因，2014年10月風(fēng)電場委托專業(yè)電氣檢修試驗單位對35kV I母電壓互感器、一次消諧裝置及二次回路接線進(jìn)行檢查和試驗，檢查試驗結(jié)果全部合格，排除了電壓互感器一、二次繞組絕緣降低、短路故障或消諧器絕緣下降以及電壓互感器X端絕緣水平與消諧器不匹配、二次回路誤接線等方面的原因。

（4）考慮到每次故障均在陰雨天氣或雨后第二天這一特定情況下發(fā)生，根據(jù)GB/T 15166.2-1994《交流高壓熔斷器 限流式熔斷器》中保護(hù)用電壓互感器熔斷器選用導(dǎo)則相關(guān)說明，保護(hù)電壓互感器的高壓熔斷器，由于熔體特別細(xì)，對電暈作用很敏感，尤其是10kV及以上電壓等級的電壓互感器，這種電暈放電作用使熔體在幾個月內(nèi)或幾年內(nèi)腐蝕，最終導(dǎo)致其動作[3]，在潮濕環(huán)境下高壓熔斷器有可能因電暈放電作用的影響而發(fā)生熔斷。35kV I母PT高壓熔斷器水平安裝，由熔管、瓷套、緊固法蘭、支柱絕緣子和接線端帽組成，熔管采用小直徑的金屬線做熔絲，使用石英砂作滅弧介質(zhì)，由兩端的接線端帽將彈簧和熔管壓裝固定在瓷套內(nèi)，再由緊固法蘭把瓷套固定在棒形支柱絕緣子上，接線端帽內(nèi)裝有密封圈，以防塵土和雨水進(jìn)入高壓熔斷器。通過對高壓熔斷器進(jìn)行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)接線端帽密封圈已經(jīng)老化變形、失去彈性，瓷套內(nèi)壁有少量浮灰，壓緊彈簧與熔管接觸處有輕微變色現(xiàn)象，因此高壓熔斷器頻繁熔斷的原因應(yīng)為接線端帽與瓷套處密封不良，陰雨天氣下水汽進(jìn)入高壓熔斷器瓷套這一相對封閉的空間內(nèi)，造成濕度急劇增加，起暈放電電壓下降，加之熔體管通過兩端的壓緊彈簧連接35kV母線與電壓互感器，其接觸部位接觸不良或有氣隙處更容易產(chǎn)生電暈，熔管在電暈放電作用的影響下熔斷性能下降并最終熔斷。

3 處理及防范措施

（1）更換高壓熔斷器接線端帽密封圈并用防水密封膠將其固定在密封圈放置槽內(nèi)，避免安裝時密封圈脫落或不到位影響密封效果，定期檢查密封圈及瓷套情況，防止密封圈老化變形、密封失效。

（2）更換高壓熔斷器壓緊彈簧，在裝配時認(rèn)真調(diào)整好彈簧和熔管位置，使兩者在同一軸線上，安裝后測量三相高壓熔斷器電阻并與熔管電阻值比較，確保接觸良好。

（3）嚴(yán)格按照《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》進(jìn)行電壓互感器檢查和試驗，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

上述措施實施后，2015年全年未發(fā)生35kV I母PT高壓熔斷器異常熔斷故障。

4 結(jié)束語

（1）高壓熔斷器熔斷是電磁式電壓互感器運行中的常見故障，目前大部分文獻(xiàn)認(rèn)為電壓互感器高壓熔斷器熔斷是由于系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振、弧光接地過電壓、低頻飽和電流、電壓互感器內(nèi)部故障或二次回路接線等原因引起，事實上電壓互感器高壓熔斷器由于熔體特別細(xì)，對電暈作用非常敏感，在特定環(huán)境條件下電暈放電作用也可能導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷。

（2）隨著運行時間的增加，高壓熔斷器接線端帽處密封逐漸老化，容易進(jìn)入塵土和水汽，造成導(dǎo)電部位接觸電阻增大或產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，影響設(shè)備的正常運行，因此在進(jìn)行電壓互感器的維檢和試驗時應(yīng)將高壓熔斷器的密封情況列入重點檢查項目。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓永紅.35kV電容式電壓互感器一次熔斷器熔斷原因分析[J].中國科技信息，2009（19）：141-141.

[2]劉同欽.適應(yīng)城市配網(wǎng)發(fā)展的接地方式-中性點經(jīng)低電阻接地[J].中國水能及電氣化，2001（10）：46-48.

[3]GB/T 15166.2-1994，《交流高壓熔斷器限流式熔斷器》[S].1994.