王俊霞 管荣峰 王文超
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摘要：传统10ｋＶ配电网多采用中性点不接地的方式，该方式由于弧光接地过电压或其他原因，可能会导致10ｋＶ电磁式电压互感器一次熔断器熔断故障。随着城市10ｋＶ配电网电缆线路长度的增加，线路对地电容也逐渐增加，中性点不接地或经过消弧线圈接地已不能满足系统限制过电压的要求，因此10ｋＶ配电网多采用中性点经小电阻接地的方式来快速切除接地故障线路，保证系统稳定性。虽然该方式存在很多优点，能有效降低过电压倍数，但是仍然出现了10ｋＶ电磁式ＰＴ熔断器熔断的故障，对此本文进行了探讨。
关键词：10kV母线电压 互感器 熔断器 熔断故障 探讨?
引言
电磁式电压互感器（以下简称ＰＴ）运行故障是电力系统常见故障，一般认为在中性点不接地系统，发生合空载母线、单相接地恢复或系统负荷剧烈变化等情况时，ＰＴ励磁电感可能与系统对地电容形成参数匹配，从而引起铁磁谐振现象，造成系统过电压和ＰＴ高压绕组过电流，导致ＰＴ各种故障的发生。根据近年实际运行情况可知，虽然中性点不接地系统配电网采用了多种抑制和消除ＰＴ谐振的保护装置，但ＰＴ运行故障，特别是熔丝熔断故障仍然频繁发生，甚至在小电阻接地系统配电网也时常发生ＰＴ熔丝熔断故障，这引起了供电部门的高度重视。
一、故障分析
（一）系统发生单相接地故障时，故障相电压将降低，非故障相电压将升高。在接地故障恢复时，系统故障相电压突然升高，但受ＰＴ铁芯剩磁的影响，导致ＰＴ故障相铁芯趋向饱和，同时非故障相在接地期间充电的电荷经ＰＴ高压绕组对地释放。当系统对地容抗较小时产生较大的直流涌流，会直接造成故障相ＰＴ熔丝熔断或ＰＴ烧毁事故。
（二）１０ｋＶ电磁式电压互感器熔断器熔断常见于该段母线上的馈线发生单相接地故障，保护跳闸后，系统参数的变化可能引起系统并联电容和电压互感器一次电感发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，单相接地故障可能造成电磁式电压互感器一次侧流过电流或产生弧光接地过电压，造成电感线圈饱和，进而引起铁磁谐振。而在中性点经小电阻接地系统中，接地变阻抗远小于电压互感器励磁阻抗，导致小电阻流过大部分零序电流，使得电压互感器一次侧电流变小，因此可有效抑制铁磁谐振。另一方面，10ｋＶ配电网采用中性点不接地方式，发生单相接地故障时，非故障相电压升至线电压，其对地电容也储存线电压相应的电荷。单相接地故障消失时，电磁式电压互感器一次绕组是电网对地的唯一金属性通道，电网对地电容通过电压互感器一次绕组有一个充放电的过渡过程，非故障相电容需从线电压恢复到相电压，这个释放电荷的过程很可能造成电压互感器熔断器的熔断。在中性点经过小电阻接地系统中，一方面非故障相电压升高幅度达不到线电压，另一方面中性点电阻分流了大部分对地电容释放的电荷，但是电压互感器一次绕组流过的电流仍有可能造成熔断器熔断。
（三）配电系统由于供电半径过大，而导致负荷侧电压偏低，为保证未端变电站电压处于合格范围内，调控部门会通过远方调压的方式使上级变电站得电压处在上限运行，造成上级变电站电压偏高。在这种工况下，电压的突然升高会导致出现很大的励磁涌流，造成该相YH磁路饱和，此时，励磁电感减小，中性点出现位移电压。而由于YH铁芯的磁饱和，造成电流、电压波形的波动变异，从而产生了谐波，导致YH高压侧熔断器熔断。
二、改善与治理措施
经过调查分析，总结可知，YH高压侧熔断器频繁熔断的故障只能通过提高电压互感器及熔丝质量、提高互感器铁芯磁饱和度、增加和完善消谐措施以及减少容易引起系统波动的电气操作，因此应尽量的抑制和减少熔断次数，但是YH熔断器熔断的情况却难以杜绝；而如何才能抑制和减少YH高压侧熔断器的熔断次数，作者认为可以从以下几个方面去进行完善改进。
（一）优化配电网架设计供电半径趋于合理，合理调度优化运行方式
采用网格化模式，合理布局电源，优化电网结构，从物理参数上避免谐振。改变运行方式时，需要校验谐振的边界条件。
（二）改进配置，采取技术与装备手段消除隐患
对于中性点经小电阻接地系统，可通过加装质量好的消谐器来降低电压互感器一次侧电流，减少熔断器熔断概率。但加装消谐器可能造成运行中零序电压过高（电流３次谐波流经消谐器导致），所以目前普遍采取拆除消谐器，故常有电压互感器熔断器熔断的情况发生。为此要加装质量好的消谐器，可通过在电压互感器一次绕组中性点增加小电阻来实现。为了应对电压互感器熔断器熔断可能造成的备自投误动作，对于低负荷的变电站，考虑备自投的有流闭锁定值是否过大，也可在１０ｋＶ备自投装置中加入ＰＴ断线闭锁功能。
（三）消弧线圈或小电阻接地
配电网消弧线圈或小电阻提供了零序能量释放的通道，能有效降低单相接地故障恢复时流过ＰＴ的直流涌流。但根据近年实际运行情况，经消弧线圈或小电阻接地系统时常发生ＰＴ熔丝熔断故障。其主要原因是配电网电缆率不断提高，系统接地电容电流越来越大，即使有消弧线圈或小电阻零序通道的分流作用，流过ＰＴ的直流涌流也能使ＰＴ熔丝熔断，影响系统安全运行。
（四）采用电子式互感器或改善电磁式互感器铁芯伏安特性
电子式互感器与系统隔离，不存在铁芯饱和现象，在一二次融合的规则指导下，在中压系统可以推广使用；优化电压互感器选型，选择全绝缘型、磁饱和强度高及伏安特性线性度较好的铁芯；高压侧熔断器熔丝应选择装设充填硅砂的熄灭电弧性能优异的瓷管熔断器。
（五）ＰＴ一次中性点串接电阻
中性点串接电阻能降低ＰＴ每相绕组电压，降低ＰＴ饱和程度，串入零序回路的电阻可直接抑制ＰＴ直流涌流的大小。目前串联在ＰＴ中性点的电阻（一次消谐器）大都是碳化硅非线性电阻，在单相接地零序电压较低时呈高阻性，使ＰＴ开口三角绕组输出电压降低，影响接地指示装置的灵敏性；在单相接地零序电压较高时呈低阻性，不能有效抑制ＰＴ直流涌流。虽然ＰＴ一次中性点串接了这种非线性电阻，但还是会经常发生ＰＴ熔丝熔断故障。采用线性电阻可有效抑制ＰＴ直流涌流，可根据零序电压输出灵敏性和抑制ＰＴ涌流大小的要求选择阻值。通过高压试验，认为阻值在２０～５０ｋΩ较理想。
（六）谐波在线监测
由于电网系统内的一些大厂、大矿生产运行时，尤其是电弧炉运行时会产生谐波，造成YH铁心饱和。建议对供电区域内的工矿企业进行谐波检测，检测企业用户在设备生产运行过程中产生的谐波量否在合格范围内，如果谐波量超过了允许值，那么可以采用改变用户侧变压器接线方式的方法，达到抑制和消除谐波的目的。使因用户设备运行生产产生的谐波在用户侧得到消耗，如变压器接线方式为Y/Y接线的，可改为Y/△接线，以使大量的谐波不至于传送至整个电网系统，影响系统网络的稳定运行。
结束语
本文从１０ｋＶ馈线接地故障后发生电压互感器熔断器熔断入手，分析了中性点经小电阻接地方式下的配电网发生电压互感器熔断器熔断的原因。在中性点经小电阻接地和不接地两种情况下，非故障相对地电容的充放电过程均可能造成熔断器熔断，并带来１０ｋＶ备自投误动作的风险。如果能通过消谐器等手段来限制电压互感器一次绕组电流，并对备自投误动作的情况进行应对，就能更好地提高电网稳定性。
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