光新路配电所自闭母互柜高压熔丝频繁熔断原因分析与对策

王 蓉 上海铁路局杭州供电段

上海光新路10 kV变配电所自2009年6～8月间频繁发生母互柜10 kV高压熔丝熔断故障。为此须查清故障时通过高压熔丝的电流，才能了解导致高压熔丝熔断的原因，找出有针对性的办法。内母互柜电压互感器的开口三角形绕组开口端分别加装了FXG3-25型弧和消谐装置，前期运行状况良好，但2009年6月～8月期间，频繁发生线路母互柜高压熔丝熔断甚至烧毁的现象。

总结以往经验教训，运行中的压互一次侧熔丝熔断的原因是多方面的。其中，二次回路故障、10 kV单相接地、相间弧光短路、10 kV系统谐振、10 kV系统受到雷击等，是一次侧熔丝熔断的主要原因。

以下为2009年7月光新路所发生高压熔丝熔断现象的故障记录（见表1）：

1 光新路配电所简介

上海光新路10 kV配电所主要供电对象为光新路存车场和106所，同时承担沪宁、沪杭线自闭、贯通信号供电。其主接线图如图1所示。

图1 主接线图

2 故障情况

光新路10 kV系统采用不接地运行方式，这种运行方式在系统发生单相接地时，允许一定的时间内带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。近年来,随着铁路的跨越式发展，以及2005年以来沪宁、沪杭线的电气化改造及铁路第六次大提速等工程的进行，由于地理条件限制及检修运行安全距离要求，我段对沪宁、沪杭自闭（贯通）线路大量的架空线改电缆，使系统对地电容也迅速增大。在系统发生某些扰动时，极易引发系统内电磁式电压互感器的饱和，激发谐振过电压，导致系统接地电压互感器高压保险熔断烧毁，严重时出现设备闪络跳闸。根据电网的实际情况，选择了在所

表1 故障记录表

分析以上的故障纪录，呈现特点：系统受到外界的某些干扰后，母互柜一相或两相对地电压升高，电压表做低频摆动，接着PT保险丝熔断，电压表摆动现象消失。

由于6～35 kV中性点不接地电网中的电压互感器，当母线空载或出线较少时（光新路10 kV配电所仅有两个光新路存车场和106所，用电负荷小），因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，会使电压互感器过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压。出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、PT高压保险丝熔断等异常现象，严重时会导致PT烧毁，继而引发其它事故。其中，铁磁谐振过电压现象突出表现为：三相电压不平衡，一或二相电压升高超过线电压。从故障记录及当时的现场情况来看，排除二次回路故障及受到雷击等因素的影响外，导致光新路所自闭母互柜熔丝频繁熔断的原因很有可能是由于10 kV系统线路发生接地故障或谐振引起。

3 故障分析及对策

消谐应从两方面着手，即改变电感电容参数和消耗谐振能量。为此了解了多种消谐措施。

在铁路电力系统中，消除铁磁谐振的具体措施主要有：

（1）在系统中性点（即电源中性点）装设消弧线圈，使系统阻抗参数尽量避开谐振区，对发生谐振较频繁自闭、贯通回路，还应考虑将自母互、贯母互电压互感器中性点改为经消弧线圈接地。

谐振严重的变配电所可考虑在电源中性点装设自动调谐接地补偿装置（成本较高）。

（2）在压互中性点安装消谐器，当系统单相接地时，消谐装置上会出现较高的电压使消谐器导通，消耗能量，起到阻尼和限制电流的作用，并且也降低了互感器上的电压，改善了电压互感器的伏安特性。但要注意：电阻的选择不能太大，否则发生单相接地时，开口三角电压就会较低，对保护的正确动作有一定的影响。因此宜采用非线性电阻，正常时，阻值较大，故障时由于高电压作用，阻值下降，同样起到消耗能量和阻尼等的作用，而不会影响开口三角保护功能的可靠性。一般选R≥0.06XL，容量大于600VA的电阻。这种方式一般在10 kV及以下的系统中采用。

（3）在压互的开口三角装设消谐装置或电阻（此方法较易实现，比高压侧装设消谐装置相对容易，不必考虑绝缘距离等等问题）。

（4）从具体倒闸操作检修等方面考虑消除铁磁谐振的方法。

①给母线充电前先切除PT，充电后再投入PT，停母线时先切除PT再拉开开关。

②操作中注意监视母线电压，如电压过高则立即改变方式，合上或拉开引起谐振的开关、断路器或电压互感器。

③加强运行管理，提高检修质量。在运行过程中，应尽量在操作中减少过电压发生的可能。例如：对于空载线路应退出重合闸，以防止线路重合而引起的过电压，并提高检修质量，消除隐患，注重断路器三相分合闸同期性的检验，以防止断路器的不同期合闸引起的过电压，而激发谐振的可能性。

④维护好系统其它用电负荷，避免发生对地闪络或接地等事故引起的谐振过电压。

消谐措施各有其适用范围,需依电网具体情况选用一种或几种才能奏效。

光新路10 kV系统所早在2006年沪宁沪杭电气化上马大量架空线该电缆后，就在自闭贯通母互柜H19及H18柜电压互感器中性点处安装了FXG3-25型消谐器，当系统单相接地时，消谐装置上会出现较高的电压使消谐器导通，消耗能量，起到阻尼和限制电流的作用，从而达到抗谐振的目的.前期运行效果良好，但2009年6月以来，频繁发生高压熔丝熔断的现象，分析原因：由于近年来沪宁城际、沪杭客专、京沪高铁共用该线路的自闭贯通线路，随着工程进度的不断深入，以及随之而来的线路迁改、改造等工程的不断深入，线路参数处于经常变化之中，原有消弧线圈调谐装置已经不能满足补偿要求，同时确切的参数无法及时收集，无法测算要装设电网的电容电流，同时无法预测线路的发展趋势走向，对重新选择消弧线圈的容量带来困难。

因此采取了在压互一次中性点对地接入LXQ-10型阻尼电阻，于2009年10月26、27日分别光新路10 kV所自闭（贯通）母互中性点改装一组LXQ1-6/10型消谐装置，同时在邻所（松江配电所）自闭（贯通）母互柜加装了两组该型消谐器。同时在选择阻尼电阻时注意绝缘等级与压互绝缘等级的匹配，它的直流特性与传统的RXQ及LXQ消谐器相近，但结构设计迥异，具有体积小，重量轻，表面经过特殊处理，户内外均适用，安装也很方便等特点。它有效地限制PT一次涌流，防止PT高压熔断器熔断。对非金属性接地所激发的谐振过电压也能起到抑制作用。L型消谐器由SiC非线性电阻片与线性电阻(6～7 kΩ)串联后组成，其工作原理是在谐振刚开始时，加在消谐器上的电压较低时呈高阻值，使谐振在初始阶段不易发展起来。当系统发生单相接地故障时，消谐器上将出现千余伏电压，此时电阻下降至稍大于6～7 kΩ，使其不至于影响接地指示装置的灵敏度。因为是在PT一次侧的中性点与地之间串接L型消谐器，所以不消耗PT二次侧绕组的电能，可适当减少PT的功率。同时由于其体积较小，非常适合安装在小型PT手车和小型开关柜内。运行至今，抑制谐波的效果较为明显，情况得到了明显改善和控制。

但是使用该方法时应注意：

（1）电阻器R0的电阻R0不能太小，也不能太大，否则单相接地时，开口三角电压太低，影响接地指示灵敏度及保护装置的正确动作。

（2）若网络中必须有多台高压侧中性点接地的PT同时运行，则必须每台PT均在中性点安装消谐电阻器方有效。

（3）电阻器的额定功率须较大，一般采用额定功率相当大的非线性电阻器与线性电阻器串联。非线性电阻器在低电压下电阻较大，还能阻止谐振发展。

（4）该措施与PT开口三角绕组并接R△并非完全等价，对于系统三相电容严重不对称或PT一次非全相熔断器烧断等异常情况均可有效消谐。

（5）当系统发生单相接地故障时，R0上将有超过几千伏的高压，此时不能使用中性点绝缘较低的PT。

4 结论

变配电所10 kV中性点不接地系统电压互感器一次侧高压熔丝熔断有多种原因，要根据不同的情况分析处理，在一次绕组的接地端串接性能良好的消谐器通常能有效防止这一现象的发生。电压互感器一次侧熔丝频繁熔断，若不认真分析原因即换上新熔丝，误将有故障的电气设备重新投运，其结果可能是设备烧损更加严重，进一步扩大事故范围，因此，判明熔丝熔断原因，正确的加以处理，是保证电气安全运行的重要措施。