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变电站10kV系统常采用中性点不接地方式,其电压互感器经常出现高压熔断器或二次保险一相或两相熔断等异常故障,这不仅影响了电能表的准确计量,而且还容易造成保护装置和安全自动装置的误动作,严重危及电网的安全可靠运行.电压互感器出现高压熔断器或二次保险一相或两相熔断后,会引起电压输出不平衡的现象,若我们对这方面认识不足,往往会因为查找时间过长而耽误送电,所以,就PT保险熔断的现象及原因有必要进行一些分析探讨.
1.电压互感器的作用
①将一次回路的高电压转为二次回路的标准低电压,监视母线电压及电力设备运行状况,并提供测量仪表、继电保护及自动装置所需电压量,保证系统正常运行.②使二次回路可采
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2.电压互感器的接线方式
电压互感器的接线方式主要有V-V接线和星形-星形/开口三角两种,如图1所示.
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图1
V-V接线方式：两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上,一次绕组不能接地,二次绕组为安全,一端接地,这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统.这种接线方式有以下弊端：①只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；②不能测量相电压；③一次绕组接入系统线电压,二次绕组电压为100V.
星形-星形/开口接线：一次绕组接成星形,互感器接于相-地之间,因此,测量的是相对地电压,而并非各相与中性点之间电压,一次绕组接地属于工作接地.电压互感器的一次绕组阻抗极高,即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中,虽然电压互感器一次绕组中性点接地,但并不表示该系统中性点接地.
3.电压互感器保险的作用
电压互感器一次侧高压熔断器的作用：①保护电压互感器本身,当电压互感器本身故障时,熔断器迅速熔断,防止事故扩大；②防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响.
110kV及以上系统,电压互感器一次侧不装高压熔断器：①主要原因是考虑到系统灭弧问题较大,熔断器的断流容量亦很难满足要求,熔断器制造困难；②这一类互感器采用单相串级式,绝缘强度高,发生事故的可能性比较小；③110kV及以上系统,中性点一般采用直接接地,接地故障时,瞬时跳闸,不会过电压运行.
电压互感器的二次侧：①装设熔断器或低压断路器,当电压互感器二次侧及回路发生故障时,能够快速熔断或切断,保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动.②计量、测量二次绕组装设熔断器.③保护用二次绕组装设快速低压断路器.
4.电压互感器保险熔断的现象
高压保险熔断,熔断相电压降低,但不为零.由于PT还会有一定的感应电压,所以其电压并不为零而其余两相为正常电压,其向量角为120.同时由于断相造成三相电压不平衡,故开口三角形处也会产生不平衡电压,即有零序电压,例如：C相高压保险烧断,矢量合成结果见图2,零序电压大约为33V左右,故能起动接地装置,发出接地信号.
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变电站低压保险熔断时,与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡,故开口三角形没有电压,因而不会发出接地信号,其它现象均同高压保险熔断的情况.
图2 C相断相时电压向量图
5.电压互感器保险熔断的危害
对变电设备的危害：10kV系统中保险熔断的其中一个重要原因是谐振过电压.谐振过电压会导致PT保险熔断、PT烧毁、外绝缘闪烙或避雷器爆炸等事故.
电网中大量非线性电感元件（变压器、电磁式电压互感器）在正常状态下,工作在励磁特性的非饱和区,但在暂态过程中（例如由于接地故障或断路器操作）,电感工作状态会跃变到饱和区,电感上电压或其中通过电流突然异常上升,这种现象就是铁磁谐振.虽然谐振过电压幅值不高,但可长期存在.尤其是低频谐波对电压互感器线圈设备影响的同时可能会危及变电其它设备的绝缘,严重的可使母线上的其它薄弱环节的绝缘击穿,造成严重的短路事故甚至大面积停电事故.谐振原因：变电站母线上,通常连接电磁式电压互感器,因而PT是一种非线性电感元件,当发生断路器或刀闸操作,导致母线通过断路器的均压电容供电时,暂态过程可诱发铁磁谐振,结果引起PT和母线上电压急剧增加,PT中电流大幅上升,导致PT保险熔断、PT烧毁、外绝缘闪烙或避雷器爆炸等事故.
对运行方式的危害：出现电压互感器烧坏及高压保险熔断现象后,如不能马上修复,将导致10kV母线不能分段运行.对人员的危害：一旦发生电压互感器损坏或高压保险熔断现象,将会给运行人员巡视设备时造成人身伤害.降低供电可靠性和少计电量：若电压互感器损坏或高压保险熔断,则无法准确计量,直接造成电量损失或计量不准确.同时保护电压的消失将严重危及供电设备的安全运行.
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6.PT保险熔断的常见原因
电压互感器高压侧熔丝熔断原因分析：①互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障.②电压互感器一、二次回路故障,可能造成电压互感器过流.③系统发生铁磁谐振.变电站10KV系统采用中性点不接地方式,其母线系统上的Y0接线的PT是中性点不接地电网对地的唯一金属通道,因此电网相对地电容的充、放电途径必然通过PT一次绕组,PT的励磁电感和系统对地电容形成L-C回路,从而引发铁磁谐振而出现饱和过电压,并将由通常的工频位移过电压转化为谐波振荡过电压,使PT的励磁电流可达额定励磁电流的几倍到十几倍,造成PT的高压熔丝一相或两相或三相熔断,甚至使PT因严重过热而烧毁.
电压互感器二次侧熔丝熔断原因分析：①因人为原因引起的各种二次回路短路.②保护及自动装置元件损坏,引起电压二次回路短路.③二次回路导线受潮、腐蚀及损伤而发生一相接地,及二相接地短路故障.④电压互感器内部存在着金属性短路,也会造成电压互感器二次回路短路.
7.解决措施
防止铁磁谐振一般采用的方法：①改变XC/XL的比值,如使用电容式电压互感器（CVT）或在母线上接入一定大小的电容器,使XC/XL﹤0.01来避免谐振.②电压互感器开口三角绕组两端连接一适当数值的阻尼电阻R（约为几十欧）.③通过改变操作顺序来避免谐振电压的产生.
8 结语
在实际运行中中性点不接地系统10kV电压互感器保险熔断情况时有发生,给电力系统稳定运行带来很大危害.首先,要从互感器本身考虑,如加装合适的消谐装置,提高设备的稳定性和抵御系统故障能力.其次,发生故障时,要快速正确处理,防止故障的进一步扩大.再次,要不断总结使用的经验和故障处理的方法,才能保证系统的安全稳定运行.
相关参考资料：
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