1.3.2 呈容抗谐振型
　　呈容抗谐振的消谐型电压互感器的主要特点有：①互感器内部的分布电容和杂散电容较大，正常时，在接有0～100%负荷下整体呈容性（结构上合理确定一次绕组径向与轴向的尺寸比例；采用介电系数大的绝缘材料作为层间绝缘；一次绕组采用阶梯式排线方式等）,不易构成铁磁谐振回路。②在较高的电压作用下，铁心不易饱和（采用优质硅钢片，以降低工作磁密）。③能承受更高的过电压（增加了一次绕组匝数；加强一次绕组的端部绝缘和层间绝缘）。
　　然而，由于这种TV的质量和体积相对较大,因此在实际应用中往往有一定困难。

2　 现场应用的消谐方法分析

2.1 TV开口三角绕组配置２５Ω消谐电阻
　　随着系统对地电容的增大，电压互感器磁饱和后将依次发生高频、基频和分频谐振。TV的开口三角绕组上，用于消除分频谐振的阻尼电阻ｒ值最小，ｒ≤０.４（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ，只要按此来选择电阻就可同时消除另外2种谐振。消除基频谐振的电阻值为ｒ′≤３（ｎ２/ｎ１）２ＸＬ［3］。式中,ＸＬ为互感器在线电压下的每相励磁感抗，ｎ１/ｎ２为高压绕组与开口三角绕组的匝数比。
　　可见，对于在开口三角绕组配置了２５ Ω
消谐电阻的TV，当系统中中性点直接接地的普通电磁式TV不超过２台时还可以消除基频谐振，但若要消除分频谐振则阻值偏大，失去消谐作用。为此，应加装微机消谐装置,同时宜保留原消谐电阻,以利于限制空母线合闸时工频位移电压。
２.２ 在同一TV上同时装设一次消谐阻尼器和微机消谐装置
　　在开口三角绕组两端接上电阻r的做法，实际上相当于在TV高压侧Ｙ０接线各相绕组上并联一电阻（只有在电网有零序电压时才出现），即在电网中每相对地并联合适的电阻在理论上同样可以起到消谐作用［4］。据分析推导，为消除分频谐振，在TV高压侧每相绕组并联的电阻应满足：Ｒ１≤０.４ＸＬ/３。若单台１０
kV互感器的每相励磁感抗ＸＬ=５００ kΩ，则Ｒ１≤６６.７ kΩ。
　　如果在TV一次侧中性点装设了阻尼电阻Ｒ０，那么该TV基本上不会参与谐振。当系统中其他中性点直接接地的TV发生谐振时，由于此时零序电压Ｕ０的测量值偏小，即使该TV的二次侧装了微机消谐装置，往往也不会及时动作。
　　电缆使用较多的１０ kV配电网，大多发生分频谐振。微机消谐器分频谐振的判据为１５ Hz≤ｆ≤１８ Ｈz或２３ Hz≤ｆ≤２７ Ｈz，３5
V≥U0≥25 Ｖ。当开口三角绕组电压为３０ Ｖ时，一次系统零序电压的估算值已达（３０/１００×０.８）×（１０/3）=２.２
kV。此时，微机消谐器动作，开口三角绕组基本上处于被短接状态，ＴＶ高压绕组反映的是数值很小的漏抗，即零序电压绝大部分降落在阻尼电阻Ｒ０上。这时，电网每相对地的等值并联电阻为３Ｒ０，如果呈低电阻值的Ｒ０为２５～３５
kΩ，则３Ｒ０为７５～１０５ kΩ，已超出消除系统中单台中性点直接接地TV谐振所需的阻值（约６６.７
kΩ）。若有多台TV参与了谐振，则更是无助于消谐作用，而且还可能因作用在Ｒ０上的过电压得不到及时消除，且时间较长时而被损坏，从而进一步损害TV。
　　可见，以上做法已超出微机消谐器和一次消谐器研制的初衷，二者单独存在时的消谐机理已不再适用，这种做法不但无助于消谐反而有害。因此，这2种消谐装置应分开安装在不同的TV上为宜。
２.３ 在加装零序电压互感器消谐型TV的二次侧加装微机消谐装置
　　对于加装零序电压互感器的消谐型TV，原理上要求其主电压互感器ＴV１的开口三角绕组始终是闭合的，所以不可能在其二次侧加装消谐器，否则将破坏原先的消谐机理，难以起到消谐作用。若是将微机消谐器装在其零序电压互感器ＴV0的二次侧，当系统中其他互感器发生铁磁谐振时，消谐器将在零序电压作用下动作，ＴV０二次侧几乎被短接，ＴV０及ＴV１高压绕组反映的均为漏抗，互感器的零序阻抗变为数值很小的漏抗，相当于电网中性点临时直接接地，因而谐振也就随之消失。可见，在此消谐型TV的TV0二次侧加装微机消谐装置有助于整个电网的消谐。


3 　消谐措施的综合应用

　　（1） 普通型电磁式电压互感器应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号及生产厂家。变电站10 kV母线TV一次额定电压UN为10／3
kV，有的TV在1.9UN电压作用下铁心就可能进入饱和区，而母线实际运行电压为10～10.7
kV。当电网单相接地时，作用在TV上的工频稳态电压可能高达1.85UN，加上电网电压的波动，TV极易饱和。在基波谐振过电压不很高的情况下，即使装设了二次微机消谐装置也照样可能使熔丝熔断。尤其对中性点半绝缘结构ＴＶ（如ＲＥＬ１０型等）,难以进行消谐改造，更应慎重选型。为了防止空母线合闸时TV熔丝熔断，还可以采取事先投入某些线路或站用变压器等临时措施，但不宜投入电容器组，这可防止电压有较大波动时空载变压器与电容器构成振荡回路产生振荡过电压。
　　（2）变电站各段母线TV开口三角绕组处应装设微机消谐装置，使之对整个电网产生消谐效果。由于对母线送电的瞬间交流电压极不稳定，电网发生接地、谐振等故障时瞬间交流系统的暂态干扰,均会影响装置的正常工作，因此，消谐装置工作电源宜选用直流220
V。以往从TV二次侧取得交流100 V电源或者从站用电系统取得交流220
V电源的做法不可取。变电站母线选用消谐型TV，同时加装微机消谐装置,即一、二次消谐措施并用，是较为可取的推荐方案，这样既可以保证TV自身不参与谐振，同时对整个电网也具有消谐作用。
　　（3）
对应的，开闭所母线宜尽可能选用消谐型TV,但无需另装二次消谐装置。考虑到这种系统往往对地电容较大，因此限制涌流是一个不可忽视的问题，选用加装零序电压互感器消谐型TV是较合理的选择。

　　（4）
高压用户配电所一般无需绝缘监测及接地选线，因此，母线TV一次侧中性点应尽可能不接地或选用消谐型设备以改善同一系统中TV并联后总体等效伏安特性。
　　（5）
同一配电网中，在尽可能采用一次消谐和二次消谐措施的同时，采取限制弧光接地过电压的措施仍是十分必要的。由于普通型或消谐型TV、一次消谐器等现有消谐设备的热容量都很有限，在长时间间歇电弧过电压的作用下仍有被烧坏的可能。近年来在配电网中投运了一种新型过电压防护设备——XHG型消弧及过电压保护装置。其作用的基本原理是：当电网中发生不稳定的间歇性弧光接地时，安装在变电站母线上的XHG装置通过可分相控制的高压真空接触器JZ将故障相接地，系统转变成稳定的金属性直接接地，故障点弧光消失。经过5
s之后，JZ断开一次，若已无弧光接地故障现象，说明故障是暂时性的，系统恢复正常运行；若再次出现弧光接地故障时，则认定故障是永久性的，JZ再次闭合，同时通过与之成套的接地选线装置报出故障线路。这种装置既能在一定程度上起消弧作用，也能有效地限制弧光接地过电压，同时又无需改变系统中性点接地方式，结构简单，投资相对也较少。
　　（6）
配电网中性点谐振接地或经电阻接地可根本解决TV饱和过电压问题。因消弧线圈感抗XQ或接地电阻与互感器的励磁感抗XL相比要小得多，在零序回路中XL几乎被XQ短接，因而XL因饱和引起的三相不平衡也就不会产生过电压了。但因此项措施投资较大，显然不宜专为消谐而设置。

4　 结语

　　为了对配电网采取消谐措施，同一配电网中在选用微机消谐等二次消谐装置，以及中性点消谐阻尼电阻、消谐型电压互感器等一次消谐装置时，应根据电网的具体情况而定，最好是能将一次消谐装置与二次消谐装置二者相互配合使用，进行优势互补。为确保设备安全，在采取消谐措施的同时还应采取限制间歇性弧光接地过电压等措施。

5 　参考文献

　　［1］ 杨秋霞等.基于小波分析的铁磁谐振检测.电网技术，2001（11）：55～57.
　　［2］ 方瑜.配电网过电压.北京：水利电力出版社，1994.
　　［3］ 陈维贤.电网过电压教程.北京：中国电力出版社，1999.
　　［4］ 解广润.电力系统过电压.北京：水利电力出版社，1985.

电压互感器爆裂原因剖析及防范措施

浏览次数： 166作 者： 发表时间： 2006-09-07

针对二滩电厂６kV系统电压互感器自投产以来频繁损坏的现象，简要阐述电磁谐振产生的原因、危害及防范措施，同时也提出针对此类故障应从哪些方面入手的意见，希望能对一些单位有所借鉴。
　　在6～35　kV的中性点非有效接地系统中，由于变压器、电压互感器、消弧线圈等设备铁心电感的磁路饱和作用，激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振过电压。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振。这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高，但因过电压频率往往远低于额定频率，铁心处于高度饱和状态，其表现形式可能是相对地电压升高，励磁电流过大，或以低频摆动，引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的接地指示。严重时还可能诱发保护误动作或在电压互感器中出现过电流引起PT烧坏。

　　1.故障现象及相关数据
　　6　kV系统共有八段，采用的是上海华通开关厂生产的电气组合柜，该厂设备自投产以来，主部件未发生大的缺陷，但其辅助测量PT发生了8台次损坏，现象表现为本体炸裂、内部绝缘物质喷出故障，致使6kV系统的相关保护不能投运，部分自动功能无法实现。这给厂用系统的安全稳定运行带来了极大的隐患。

　　2.故障原因初探
　　根据故障现象，经过初步判断，估计是由于下述的几个原因所致。

　　1)　产品质量不好：如果由于产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等，均可能致使电压互感器发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿。该类型的电压互感器一次侧绕组发生匝间短路，这样电流会迅速增大，铁磁也将迅速饱和从而导致谐振过电压，使绝缘击穿，高压熔断器被熔断。

　　2)　电压互感器二次负荷偏重，一、二次电流较大，使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成PT内部绕组发热增加，尤其是在电压高于PT额定电压(6kV)情况下，PT内部发热更加严重；再者，该系统属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相PT更加容易发生热膨胀爆裂。

　　表1故障统计

　　编号电压互感器型号现象备注

　　601VKI7.2C相爆裂，引起匝间短路更换为JDZX8-6型电压互感器后，投运不到两天时间，又发生B相爆裂，引起匝间短路

　　603VKI7.2A相爆裂，引起匝间短路

　　604VKI7.2A相爆裂，引起匝间短路

　　606VKI7.2A、C相爆裂，引起匝间短路

　　607VKI7.2A、C相爆裂，引起匝间短路

　　主要技术参数：变比600/根号3/100根号3/100/3，额定容量90/100VA，上海互感器厂

　　注：1)VKI　7.2型电压互感器为引进型，国内相应的产品型号为JDZX8-6；6kVⅠ段至Ⅷ段各有一组(3台)变比为6000/3／100/3／100/3的互感器。

　　2)工艺为树脂浇注式半绝缘，一次中性点的耐受为3kV(出厂值)。

　　3)由于铁磁谐振而造成电压互感器被击穿，因为：被击穿的电压互感器所处的母线带的负荷呈感性的比较多，特别是Ⅲ、Ⅳ段，带有大容量的深井泵，在负荷分配上其感抗大于容抗，由于某种原因，而使系统电压波动(如深井泵频繁启停等)，使电路中电流和电压发生突变，可能导致电压互感器铁心迅速饱和、感抗减小，当感抗小于容抗时，将产生铁磁谐振，导致电压互感器激磁电流增大几十倍，而过电压幅值将达到近2.5Ue，甚至于达到3.5Ue以上，而且持续时间较长，电压互感器在这样大电压、大电流下运行，使本身的温度也迅速升高，导致损坏。根据上述的分析，为此组织QC小组对其原因进行分析，同时派人外出调研，调研结果表明：(1)应不存在产品质量问题，原因是该互感器在华东地区广泛采用，从收集的资料上看，该厂产品的业绩是良好的，虽然在某些地方也曾出现过一些问题，但象二滩电厂这样大量的损坏是没有的。(2)怀疑电压互感器二次负荷偏重导致PT损坏的理由也不成立，原因是该PT0.5级二次绕组额定容量为90VA，在1998年11月16日，测量了604PT二次侧星形接线负荷，在二次接线回路上施加100V的三相交流电源(停用备自投)，测得Ia=0.61A，Ib=1.05A，Ic=0.605A，测得星形接线负荷容量：Sa=35.2VA，Sb=60.6VA，Sc=35VA，PT总输出容量为105.6VA；次日，测量601PT二次侧星形接线负荷，在二次接线回路上施加100V的三相交流电源(停用备自投，有一块电度表未装)，测得Ia=0.4A，?Ib=0.7A，Ic=0.4A，测得星形接线负荷容量：Sa=23.09VA，Sb=40.04VA，Sc=23.09VA，PT总输出容量为69.28VA。通过实际测量结果分析，除604PT有一相超出额定值外，其余均在额定值范围内，同时，按照PT的容量为一个数列，一般50VA就能满足使用，所以说90VA的容量应该是足够大的。因此，二滩大量的PT损坏原因应该为电磁谐振所致。

3.铁磁谐振的几个特点
　　1)对于铁磁谐振电路，在相同的电源电势作用下回路可能不只一种稳定的工作状态。电路到底稳定在哪种工作状态要看外界冲击引起的过渡过程的情况。

　　2)PT的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，但铁磁元件的饱和效应本身也限制了过电压的幅值。此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。当回路电阻大于一定的数值时，就不会出现强烈的铁磁谐振过电压。

　　3)串联谐振电路来说，产生铁磁谐振过电压的的必要条件是ω0=1／L0C＜ω。因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。

　　4)维持谐振振荡和抵偿回路电阻损耗的能量均由工频电源供给。为使工频能量转化为其它谐振频率的能量，其转化过程必须是周期性且有节律的，即…1/2(1，2，3…)倍频率的谐振。

　　5)铁磁谐振对PT的损坏。电磁谐振(分频)一般应具备如下三个条件。

　　①铁磁式电压互感器(PT)的非线性效应是产生铁磁谐振的主要原因。

　　②PT感抗为容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围。

　　③要有激发条件，如PT突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。

　　据试验分频谐振的电流为正常电流的240倍以上，工频谐振电流为正常电流的40～60倍左右，高频谐振电流更小。在这些谐振中，分频谐振的破坏最大，如果PT的绝缘良好，工频和高频一般不会危及设备的安全，而6kV系统存在上述条件。

　　4.铁磁谐振的常用消除办法
　　根据以上分析配电系统铁磁谐振的特性，就不难找到加以解决的办法。通常的解决办法有：

　　1)PT一次的中性点加装阻尼电阻。该方法在已广泛采用，生产定型产品的厂家比较多，在实际运用中都取得了满意的效果。如西安电瓷厂生产的RXQ系列消谐器，该消谐器串接于PT一次绕组中性点与地之间，内部材料为大容量的非线性碳化硅电阻片及散热片等串联组装于瓷套内而成。其工作原理为：在低压下消谐器呈高电阻值(可达几百千欧)使谐振在起始阶段不易发展，单相接地时，消谐器上出现千余伏电压，它的非线性电阻下降，使其不影响接地保护的工作。

　　2)在PT开口三角侧并联固定(或可变)阻尼，一些要求不太高的变电所或配电。

摘要 本文以110KV淤溪变电站为例，论述了中性点不接地系统中电压互感器一次侧熔丝在雷击时熔断的各种原因和处理方法，重点阐明了安装在电压互感器一次绕组中性点的消谐电阻不能限制电压互感器入口电容冲击电流的原理，并用此理论解释了1998年3月江苏省沿江地区变电站数百相次l0～35 kv电压互感器熔丝熔断这一典型现象。

关键词：雷击；不接地系统；电压互感器；熔丝熔断；消谐器；电容电流

中图分类号：TM451

安堰巾供电公司110kV淤溪变电站10kV系统为中性点不接地系统，2003年7月10日发生10 kV母线电压互感器一次侧三相熔丝熔断的故障，事后检查，中性点所接消谐电阻正常，中性点绝缘正常，励磁特性在正常范围，二次回路绝缘正常，更换高压熔丝后，电压互感器又恢复正常运行。雷击时多相熔丝熔断的原因何在?如何解决这类问题?只有查清雷击时通过高压熔丝的电流，明白此电流导致高压熔丝熔断的机理，才能找出有针对性的办法。

1铁磁谐振过电压可引起电压互感器一次侧熔丝熔断

1.1 铁磁谐振产生的原理

在中性点不接地系统中，正常运行时，由于三相对称，电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统对地电容，即xL>xc，两者并联后为一等值电容，系统网络的对地阻抗呈现容性，电网中性点的位移基本接近于零。但会对系统产生扰动，如：①单相接地，使健全相的电压突然升高，电压升至线电压；②单相弧光接地，由于雷击或其他原因，线路瞬时接地，使健全相电压突然上升，产生很大的涌流；③当电压互感器突然合闸时，其一相或两相绕组内出现巨大的涌流；④电压互感器的高压熔丝不对称故障等。总之，系统的某些干扰都可使电压互感器三相铁心出现不同程度的饱和，系统中性点就有较大的位移，位移电压可以是工频，也可以是谐波频率(分频、高频)，饱和后的电压互感器励磁电感变小，系统网络对地阻抗趋于感性，此时若系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压。

铁磁谐振过电压分为工频、分频和高频谐振过电压，常见的为工频和分频谐振。当电压互感器的激磁电感很大时，回路的自振频率很低，可能产生分频谐振；当电压互感器的铁心激磁特性容易饱和时或系统中有多台电压互感器、并联电感值较小、回路自振频率较高时，则产生高频谐振。

1.2 铁磁谐振过电压的危害及现象

工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及电气设备的绝缘结构。工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或引起"虚幻接地"现象。分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，过电压并不高，一般在2倍额定值以下，但感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁心剧烈振动，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。

电网发生铁磁谐振过电压较明显的现象为系统有接地信号，电压表计指针不停地摆动，电气设备有较强烈的电晕声。

1.3 防止铁磁谐振的措施

在电力系统中，消除铁磁谐振的措施主要有以下几种方法：①选用励磁特性较好的电压互感器或使用电容式电压互感器；②增大对地电容，破坏谐振条件；③在零序回路加阻尼电阻，即在一次绕组中性点或开口三角绕组处加装消谐器或非线性电阻。

1.4 淤溪变电站10 kV电压互感器一次熔丝熔断并非铁磁谐振引起，根据以上铁磁谐振产生的原理和现象分析，并通过现场检查和试验发现：①变电站(无人值班)遥信库中未发现有母线接地信号；②产生谐振过电压的一个必要条件是一次绕组中性点必须直接接地，而淤溪变电站10kV电压互感器一次绕组中性点装有性能良好的IXQ(D)Ⅱ-10型消谐器，消谐器全部项目试验合格，电压互感器铁磁谐振零序过电压的大部分电压降落在消谐器上，从而避免了铁心饱和，限制了铁磁谐振过电压的发生；③现场检查电压互感器空载励磁特性良好，满足根式电压下的空载电流不大于额定电压下的空载电流的10倍，且相差不大于50%的标准；④检查三相电压互感器绝缘良好，未受到严重过电压的冲击。由此可见，尽管在雷雨天气，淤溪变电站10 kV系统有可能受到来自雷击造成的某些干扰的激发条件，但电压互感器一次熔丝熔断并非谐振引起。

2低频饱和电流可引起电压互感器一次熔丝熔断

在中性点不接地电网中，电磁式电压互感器高压熔丝熔，断，并不一定都是由铁磁谐振过电压引起的。当电网对地电容较大，而电网间歇弧光接地或接地消失时，健全相对地电容中贮存的电荷将重新分配／它将通过中性点接地的电压互感器一次绕组形成电回路，构成低频振荡电压分量，促使电压互感始终饱和，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1／4～1／2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5 Hz。由于具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周期即可熔断熔丝。

2.1 产生低频饱和电流的原理

当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相的电压升高到线电压，其对地电容上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于电压互感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，电流通路则被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过高压绕组，经其原来接地的中性点进人大地。在这一瞬变过程中，高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使铁心严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小还与电压互感器伏安特性有很大关系，铁心越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。

2.2 抑制低频饱和电流的方法

采用电压互感器中性点装设非线性电阻或消谐器的方法可抑制低频饱和电流。在上述情况下，若在高压绕组中性点接人一个足够大的地电阻R在单相故障消失时，低频饱和各电流经过该电阻后进人大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使高压熔丝不易熔断。同时由于在零序电压回路串联的这个电阻只，使电压互感器铁磁谐振过电压的大部分电压降落在电阻只上，从而避免了铁心饱和，限制了铁磁谐振过电压的发生。考虑到在电网正常运行时的中性点零序电流较小和单相接地时满足电压互感器开口三角形电压的灵敏度，中性点电阻及应为满足一定特性要求的非线性电阻或消谐器。

安装在二次侧的电子消谐器不能限制低频饱和电流，当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。

2.3 淤溪变电站10 kV电压互感器一次熔丝熔断

非低频饱和电流引起淤溪变电站10kV电压互感器一次中性点安装了LXO(D)Ⅱ-10型消谐器，其电阻元件是用SIC为基料经高温氢气炉焙烧而成的非线性电阻串、并联而成。电网正常运行时此消谐器电阻值大于450kΩ(取0.3 mA峰值零序电流试验)，单相接地时电阻值大于180kΩ(取3mA峰值零序电流试验)，是以抑制低频饱和电流。

3 电压互感器一、二次绝缘降低或消谐器绝

缘下降可引起熔丝熔断

3.1 电压互感器的辅助绕组开口三角两端的线路中存在两点接地的错误接线易引起一次熔丝熔断若在变电站安装过程中，发生辅助绕组开口三角两端的线路两点接地的错误接线，即对电压互感器开口三角两端aD点及xD点，在电压互感器柜已将xD端接地，开口两端出线引到其他保护柜后，若重复接地只能将xD引线接地，而不能错误地将aD线接地，否则，就将开口三角绕组变成了闭口三角绕组。

据有关资料，装有LXQ型消谐器的10 kV电压互感器正常运行时，辅助绕组短路后的高压绕组中最大电流一般不超过10 mA，辅助绕组中最大电流为1 A，电压互感器仍可以长期运行；若电网单相接地的情况下，辅助绕组开口两端短路，则三相高压绕组中电流都增大到170～180 mA(接有消谐电阻)及400～415 mA(未接消谐电阻)，辅助绕组中电流增大到30A(接有消谐电阻)及75～80人(未接消谐电阻)，通过消谐电阻的电流也高达520 mA，此时电压互感器负载达到每台1 000VA及2 400 VA，而通常10kV电压互感器最大热极限负荷仅为300～400VA。由于电压互感器高压绕组的保护熔丝为0.5A，虽然高压绕组中电流达到0.2～0.4 A，仍低于高压保护熔丝的熔断电流，而辅助绕组回路中又没有熔丝保护。因此高低压绕组只有任其加热，当电网接地持续一段时间后，高、低压绕组的绝缘层逐渐烧损，以至短路，电流增大。有的将主绝缘烧穿，变成相间短路，致使高压熔丝熔断(南京供电局某变电站1998年曾发生此类现象)。

在电压互感器安装了消谐电阻器后，电网正常运行时，在开口两端一般都会有数伏电压，如果用万用表测量此电压很低(mV级)，则要考虑辅助绕组的接线是否被短路。利用此特征，可以尽早发现电压互感器开口三角短路的潜在故障。

现场实测淤溪变电站10kV电压互感器开口三角电压为5.2V，电压互感器未发生烧损，因此可判断熔丝熔断非电压互感器开口三角两点接地引起。

3.2 电压互感器的一、二次和消谐器绝缘下降会引起一次熔丝熔断

不难想象电压互感器的一、二次绕组和消谐器绝缘下降会引起一次熔丝熔断，尤其是电网出现位移过电压、单相接地等情况将可能会加速熔丝熔断。

现场检查淤溪变电站10 kV电压互感器的一、二次绕组及消谐器绝缘均良好，重点对JDZXll-10C型电压互感器的弱绝缘一次尾部端子进行了工频3 kV耐压试验正常。因此判断熔丝熔断亦非消谐器绝缘下降引起。

4 电压互感器X端绝缘水平与消谐器不匹配易导致熔丝熔断10kV电压互感器的X端绝缘通常有全绝缘和弱绝缘两种，全绝缘(JDZJ-10)的电压互感器X端耐受电压与首端相同(常称为羊角电压互感器)，弱绝缘的电压互感器X端工频耐受电压为3kV。对X端为弱绝缘的中性点消谐器的选择，必须能在电网正常运行和受到大的干扰后，均使X端电压限制在其绝缘允许范围内，否则x端子就有可能对地放电，造成一次绕组电流增大，熔丝熔断。

淤溪变电站10 kV电压互感器为JDZXll-10C型X端弱绝缘电压互感器，配以LXQ(D)Ⅱ-10型消谐器。此类消谐器在中性点不接地系统电网正常运行时(用0.3 mA峰值电流模拟通流)和在稳态单相接地(用3 mA峰值电流模拟通流)时均能使电压限制在工频有效值500 V以下；当电网出现大的扰动后，流过消谐器的电流很大时，如受雷击，发生断线谐振，消谐器下部电阻旁并联间隙将动作，短路下部电阻，以使消谐器上的电压仍不大于弱绝缘端子的工频耐受电压值，有效地保护互感器弱绝缘一次尾部端子的安全。

5 电压互感器入口电容的冲击电流可引起熔丝熔断

通过以上分析，淤溪变电站10 kV电压互感器一次熔丝熔断并非以上几种情况所致，原因需进一步探讨。

淤溪变电站处在空旷的农村，雷雨较集中，10kv线路较长(合计70～80 km)且无架空地线，雷击时，电网并未接地，三相熔丝同时熔断，其他设备皆无损伤。下面从雷电侵入波方面进行分析。

5.1 电磁式电压互感器一次绕组等值电路

电磁式电压互感器实际上就是一台微型高压电力变压器。变压器在冲击电压下等值电路如图1所示。 一次绕组的分布参数含有电感L0dx，纵向电容K0／dx，对地电容Codx，在冲击电压作用下，当波头时间较小时L0dx呈现的电抗值很大，电流不通过电感，等值电路中电容可简化为一个人口电容。图2为等值简化电路。

从图2中可以看出，流过高压熔丝的冲击电流i=ic+iL,ic直接入地不通过电阻R,而R串联在电压互感器尾端，只对iL值起限制作用，对iC值不起作用。

5.2 雷云闪电时，电压互感器多相高压熔丝熔断的原因分析

10～35kV架空线路，没有架空地线(农村35kV线路进线段的架空地线一般为1～2 km，10 kV线路无架空地线)，在空旷的野外，三相导线暴露在空中，在雷云电荷的作用下，三相导线都感应相同数量的束缚电荷。当雷云放电(其实这种闪电并未击中导线，而是云间或云对地闪击)，三相导线上的束缚电荷向线路两侧运动，对变电站形成侵入波。此侵入波的电压并不高，因为高压熔丝熔断时避雷器并未动作，现简单计算一下i中iC的值。 设侵入波的波头时间分别为1.0μS和10μS，则等值高频电流波长为4×1.0μS和4×10μS。等值频率
（公式1）
取侵入波的电压幅值U=25KV(B取10KV电网氧化锌避雷器的直流1mA电压)。查资料得知电压互感器入口电容C在200～500PF之间，取C=350pF。
则通过入口电容的电流幅值（公式2）


可以看出，iC 的幅值与侵入波的陡度有很大关系。熔丝熔断是发热的结果，电流发热的功为P=i2?R?T,电流的幅值i是最为重要的因素，还与熔丝电阻及R 及电流的时间T 有关。只有I的幅值高且持续时间又长的侵入波，才会使高压熔丝熔断，而大部分侵入波都不同时具备此两种条件。故在大多数雷暴天气里，雷击引起电压互感器高压熔丝熔断仍是小概率事件。2003年7月10日左右淤溪变电站所在地区雷雨交加，空中云雾较多，使得导线的电感减小，电容增大，10 kV线路较长且无架空地线，雷云放电，导线感应电荷增加，侵入波的陡度也增加，才使得三相熔丝同时熔断。

由此联想到，1998年3月20日前后，江苏省沿江地区降大雪，且出现罕见的强烈雷暴天气。因降雪天寒，架空导线上积雪结冰，导线变粗，当发生闪电时，处在空旷地面的农村变电站母线上的电压互感器频繁发生三相或两相高压熔丝熔断现象，有的变电站一天内近10相次熔断，全省有数百相次10-35 kV电压互感器熔丝熔断，且有的一次绕组中性点已装有消谐电阻。这一典型现象完全可用以上理论作解释：导线结冰变粗，使得导线的电感减小，电容增大，此时又发生雷暴，则感应电荷增加，侵入波的陡度也增加，才使得大量电压互感器熔丝熔断。

5.3 解决电压互感器入口电容的冲击电流引起多相熔丝熔断的方法

从上述的分析可知，安装在电压互感器尾端的消谐电阻不能限制雷击时通过人口电容的冲击电流，因此只能依靠提高熔丝本身的抗冲击电流的通流能力来避免或减少熔丝熔断。

6 结论

(1)雷击时，变电站10kV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LXQ(D)Ⅱ-10型消谐器通常能有效防止这一现象的发生。

(2)当发生雷云闪电时，在空旷的架空线路上，感应雷形成侵入波，当侵入波的波头陡时，通过人口电容的冲击电流幅值高，有可能将电压互感器高压熔丝熔断。

(3)安装在电压互感器尾部的消谐电阻不能限制人口电容的冲击电流，只能依靠熔丝本身的抗冲击电流的通流能力。

(4)以上结论同样实用于35 kV中性点不接地系统。

写的真好，正好好好学习

谢谢

一次消谐和二次消谐就是如7楼所说的 区别吗 ；
但价格好像差异很大；