影响35kV电容式电压互感器高压熔断器熔断的因素探究

摘 要：通过分析某35kV变电站控制运行电路，发现其出现了一些不足，具体原因是磁通量大量穿过内部，导致电路容易产生谐振问题。并且在高频状态下的设备元器件，极易导致同频干扰。文章通过科学改进目前模式，对影响35kV电容式电压互感器高压熔断器熔断因素进行分析，有效解决了存在的问题，不仅减少了设备的故障概率，还提升了运作效果。

关键词：电容式电压互感器；高压熔断器熔断；原因

1 电容式电压互感器工作原理

对电容电压互感器综合分析可知其包含两部分：电容分压器和电磁单元。

通过对设备原理分析了解到，电容式电压互感器可以划分为电磁式与电容式。电磁式电压互感器由于其具备的短路阻抗很小，当设备实施二次绕组时极易发生短路，将会对输电系统带来十分严重的短路故障，所以通常需要把熔断器设置在回路中。其对外电路体现为感性，正常运作时形成比较小的电流并且很少会发生突变，因此熔断器基本上不容易出现误动作。

电容式电压互感器通过电容分压原理，通过电容分压器承担系统电压，形成了很大的容抗，在故障出现时对短路电流增加有效限制，进而防止系统产生严重的短路问题。可是35kV电容电压互感器对外电路表现为容性，在无功投切出现时，在电容分压器中流入电流的过程中容易产生突变，导致熔断器错误操作，增加了维护难度。

2 35kV电容式电压互感器高压熔断器熔断原因

2.1 故障具体描述

某35kV变电站监控设备中断通讯，当时母线电压A、C相是0，B相为21.87kV。当值人员抵达现场对设备进行检查发现：35kV线路电容式电压互感器发送出断线信号，对电容式电压互感器二次电压a、c相对地电压全部是0，b相是62.2V，准确判断出电容式电压互感器高压熔断器A、C相熔断。进而要求线路停电熔丝更换以后系统运行正常。

间隔一周以后，在雷雨天气的情况下，该变电站再一次中断通讯，对三相一次电压当场检查其电压是0，检测电容式电压互感器二次电压三相对地电压全部是0。线路停电之后对其高压熔断器熔丝更换之后系统运行正常。

半个月以后，同样是在雷雨天气这一熔断器又一次发生熔断，结合生产厂家的意见，直接撤除熔断器，电容式电压互感器和系统硬件直接相连。

2.2 故障原因

电容式电压互感器高压熔断器熔断的原因是电容式电压互感器一次侧形成了长期的电流或者产生了巨大的瞬间冲击电流。通过对故障分析了解到，基于特定条件下出现了电容式电压互感器高压熔断故障，雷雨天气是出现故障的外因。从故障现象可知，雷电波入侵线路，避雷器操作，在电容式电压互感器上增加了134kV残压，形成了巨大的冲击电流，但是仅出现us级的时间，不会熔断熔丝；而35kV一回架空线路长度尚不到20km，线路对地电容极小，在单相接地故障中通过系统三相对地电容出现的充放电引发熔断器熔断机会很小。

电容式电压互感器具体包括电容元件以及大量的非线性电感元件，例如补偿电抗器及其中压互感器，当线路中的单相接地出现故障时，非故障相对地电压提高为线电压，在系统过渡时，电容式电压互感器中压互感器非线性元件形成磁饱和，降低了激磁电感，对连续的分次谐波铁磁谐振有效激发，促使在补偿电抗以及中压互感器上形成过电压，一次侧熔断器被熔断，甚至将补偿电抗器和中压互感器绕组击穿损坏。所以电容式电压互感器的铁磁谐振极有可能由于电流导致高压熔断器熔断。

电容式电压互感器利用串联电容分压实现电压的变换，也就是把高压施加在几个相串联的电容上，在一个电容上获得比较低的电压，之后采取中压互感器完成隔离高低压之间的电气。补偿电抗器与电容式电压互感器漏抗总和必须无限接近等值容抗设计，便于对容抗压降值进行消除并且随着二次负荷的改变产生电压波動，可以对电压积极稳定，避免测量误差。

为了更加明白电容式电压互感器在出现单相接地故障时，系统过渡过程中是否已经激发铁磁谐振，可以通过伏安特性试验电容式电压互感器中压互感器。

试验过程中将一次绕组低压端接地，高压端悬空；在二次绕组上施加工频电压，通过电压表和电流表测量二次绕组量测的电压和电流。自0.1倍额定电压进行试验，逐一加大，直到产生1.9被额定电压结束。通过分析试验了解到，在80V左右产生了伏安特曲线拐点，当系统产生单相接地时，提升非故障相为线电压。

通过对伏安特曲线分析了解到，此时电容式电压互感器产生了饱和的中压互感器铁心，明显降低了励磁电抗，在等效短路中无法忽视励磁支路的存在。较宽频带的铁磁谐振形成于电容式电压互感器内部，也可能形成高频谐振，抑或是分频谐振。在这一前提下，回路中的电流与电容、中压互感器上的电压显著增大了。

由于电网不断产生能量，若回路中没有合理的阻尼，势必会产生不间断的分次谐波铁磁谐振，过电压数值相当于2-3被的电压幅值。当熔断器电流长时间高于额定电流时，最终将熔断器熔断。

通过上述分析可以总结电容式电压互感器高压熔断器熔断原因包括两个方面：其一是由于电容器形成了较大的磁通过量，其二是高频干扰造成的影响。由于内部产生了分布不均匀的磁通量，导致电压互感器一次电压数值产生峰值。伴随着不断提升的运行控制器内部温度，也会相应增加电容两端的电荷量，当增加到一定范围时，就会产生击穿电路的问题。当电容器以及熔断器之间采取并联连接电容方式时，通过励磁电抗及其附属设备形成较大数值的电抗，便会出现谐波振荡问题。将电压施加在中压互感器两端由于较高的协调振动频率，也会出现巨大的变化，并且长时间运行电流比额定电流高，导致互感器和熔断器发生熔断问题。

3 解决电容式电压互感器高压熔断器熔断问题解决措施

为了对电容式电压互感器高压熔断器熔断问题有效解决，可以通过磁通量大小的改变控制电路电流。在电路中并联绕组，形成电路无阻尼振动。这时互感器伏安特性二次曲线的拐点需要比运行在电压过载环境的状态高，采取这一措施能够获得比较低的电容分压器电容，帮助对高压强电流一次性减弱。可以采取线性电感和电容器件的解决措施，当高频干扰线性电感以及电容器件的情况下，能够防止受到其他高次谐波的侵袭，原有高频率谐波不规律进行振荡，导致电路电流形成阻尼谐波振动，当波动数值超过额定范围时，便会击穿部分电路，但是利用对谐波振动条件积极改变，能够不断改善互感器以及熔断器的具体条件。

4 结束语

经过认真分析电容式电压互感器高压熔断器，可以更加理解这一具体结构。将运行电路中的磁通量进行转变控制可以降低谐波振动的概率，充分确保电路稳定运作。在供电站中上述措施逐步贯彻落实，并且得到了比较好的效果，推动了我国产业经济的健康发展。

参考文献

[1]刘晓辉.电容式电压互感器二次电压异常的分析及改进措施[J].浙江电力，2014（17）.

[2]彭开盛.35kV高压保险丝熔断故障原因分析及预防措施[J].电网技术，2013（36）.

作者简介：王馨泽（1988-），女，吉林吉林人，助理工程师，本科，主要研究方向：变电运行。