一起35kV母线电压互感器高压熔丝熔断故障分析

董升 范旭明 张一航 王彦浩

摘 要： 针对220 kV华金变35 kV母线电压互感器高压熔丝熔断情况展开故障分析，提出变电站母线电压互感器高压熔丝熔断的4个因素分别是一次侧引线故障、二次回路故障、铁磁谐振过电压、高压熔丝自身原因。结合变电站实际运行情况总结故障原因是熔丝受环境影响导致性能下降出现熔断现象，并提出应对措施，帮助运行人员及时、准确分析判断故障原因，减少事故的发生，提高电网运行质量。

关键词： 电压互感器 高压熔丝 熔断 故障分析

中图分类号： TM63文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2023）12-0038-03

220 kV变电站35 kV母线上装设有电磁式电压互感器（Voltage Transformer，简称TV或压变），为保护、测量、计量提供电压值，是一次设备与二次设备联系的纽带，是十分重要的输变电设备。在接地故障中，电压互感器一次侧产生的低频暂态电压能够引起二次电压波形畸变、测量误差加大，严重危害电网设备安全[1-2]。孙大根[3]介绍了电压互感器熔丝熔断的多种原因，从设备质量、检修工艺、运行管理等多方面去解决，同时出现一次保险熔断情况时，要尽可能利用已有监视设备尽早发现隐患，及时处理，避免故障扩大。王天阳等人[4]阐述了一起10 kV电压互感器故障事件，探讨产生原因，提出改进措施。王仓继等人[5]介绍了结合负荷性质、电压等级、消谐装置配备等情况，对互感器熔丝熔断故障典型机理进行研究和分析。

35 kV系统为中性点不接地系统，当系统出现震荡或故障时，电压互感器高压熔丝熔断的事故时常发生，但引发事故背后的原因不尽相同。引发电压互感器高压熔丝熔断的原因可分为一次侧引线故障、二次回路故障、铁磁谐振过电压和高压熔丝自身原因[4-6]。本文通过对220 kV华金变35 kV母线电压互感器高压熔丝熔断事故的分析，总结事故原因并针对该类故障提出处理方法，从而为类似事故的分析处理提供参考，帮助运行人员及时、准确分析判断故障原因，减少事故的发生，提高电网运行质量。

1 故障情况

220 kV华金变35 kV系统采用单母分段接线，自2020年5月26日整体改造投产至今，35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器高压熔丝熔断过6次。具体情况为35 kVI段母线电压互感器C相熔断2次，A相熔断1次；35 kVII段母线电压互感器C相熔断2次，B相熔断1次。

2 熔丝熔断原因分析

2.1 一次侧引线故障

一次侧引线故障是电压互感器高压熔丝熔断的主要原因之一，故障主要由线路接地所引起。35 kV系统为中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，接地相电位即变为地电位，非接地相对地电位升高至线电压，接地相的电容电流将达到正常电容电流的3倍，这些都可能导致电压互感器熔丝熔断。

故障电压曲线图见图1～图3。在电压互感器熔丝熔断时3U0最大为8.08 kV远小于相电压；而在发生单相接地时，3U0将升高至相电压。因此35 kV系统并未发生单相接地故障。

2.2 二次回路故障

华金变35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器低压空开为TIANSHUI 213 GSB2-63M B4空开，电压互感器高压熔丝电流为0.5 A。电压互感器一二次容量配合满足要求。因此熔丝熔断并非由二次回路故障引起。

2.3 铁磁谐振过电压

中性点不接地系统中，正常情况下中性点位移电压基本为零，且电压互感器的励磁电感大于系统对地电容，但在以下情况下，会使电压互感器工作在不良状态，导致电压互感器三相铁芯出现不同程度的饱和，电压互感器电感变小，若该电感与对地电容相匹配，就会激发铁磁谐振。铁磁谐振分为基频谐振、高频谐振和分頻谐振。

因为故障记录只保存了满足其启动条件的录波文件，为进一步分析35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压波动情况，调取35 kV母设测控数据，发现熔断前三相电压幅值均未发生大幅度变化，最大在28 kV左右，出现在非熔断相，且该母线电压互感器为三相四TV接线方式，可以将每相电压限制在相电压范围内，可以有效避免铁磁谐振。因此35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器高压熔丝的熔断并非铁磁谐振引起。

2.4 高压熔丝自身原因

高压熔丝自身存在的原因，如设计缺陷、材料老化、锈蚀等，也可能导致熔丝熔断。华金变35 kV母线Ⅰ、Ⅱ段母线电压互感器高压熔丝装在35 kV母线Ⅰ、Ⅱ段母线电压互感器熔丝避雷器手车的下触头臂内，换高压熔丝时需将下触头臂的触头拧开，取出熔丝后更换。

再次分析图1～图3，35 kVⅠ段母线电压互感器高压熔丝在发生熔断之前一段时间，熔断相电压幅值就较非熔断相电压幅值低；而在更换熔断相熔丝后，三相电压幅值基本相等，说明熔断相熔丝是慢慢开始熔断的，这与35 kVⅡ段母线电压互感器熔丝熔断存在明显区别。从当地后台调取35 kV母线设备动作情况，发现高压熔丝熔断时母线上设备并未发生任何动作。

3 结论

电压互感器高压熔丝熔断的原因可分为一次侧引线故障、二次回路故障、铁磁谐振过电压和高压熔丝自身原因。华金变35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器高压熔丝发生多次熔断的原因为：（1）电压互感器熔丝在局部高温、潮湿环境下性能变差，导致熔丝经常熔断，尤其是C相电压互感器；（2）35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器在经历夏季梅雨等高温潮湿环境后，其性能逐步变差，导致高压熔丝经常熔断。

为了减少熔断事故的发生，提高电网运行质量，提出以下应对措施：（1）在35 kV开关室装设除湿机、空调等环境温湿度控制设备，观察使用后效果；（2）加强设备巡视，做好35 kV母线电压监视，及时发现异常情况；（3）结合年检工作，测试35 kVⅠ、Ⅱ段母线电压互感器特性是否满足要求。

参考文献

[1]杨鸣，熊钊，司马文霞，等.电磁式电压互感器“低频过电压激励-响应”逆问题求解[J].电工技术学报， 2021，36（17）：3605-3613.

[2]魏军华.电压互感器试验设备技术改进与分析[J].农村电气化，2023（1）：13-15.

[3]孙大根.机组出口电压互感器一次保险熔断行为研究[J].电工技术，2021（23）：113-114.

[4]王天阳，赵向明.变电站10 kV电压互感器故障原因及处理的分析[J].集成电路应用，2022，39（9）：248-249.

[5]王仓继，王建荣，罗雪红.中压电压互感器高压侧熔断器熔断故障分析及解决措施[J].物联网技术， 2020，10（9）：101-105.

[6]崔志坚，赵跃，张亮，等.发电机机端PT高压侧熔断器“慢熔”现象的判断与对策[J].电气技术，2021，22（2）：63-67.