本文所分析的110kV變電站10kV系統為中性點不接地系統，10kV兩段母線分列運行，10kV母線電壓互感器中性點經消諧裝置接地。一段時間以來，10kV乙母線電壓互感器一次熔絲多次發生熔斷，經對電壓互感器停電檢查、試驗，未發現問題，更換熔絲后運行正常。如何避免和解決此類問題?筆者認為唯有了解電壓互感器的原理，系統運行情況，熔斷機理等才可以找出最佳的應對方法。

一.電壓互感器原理與運行方式簡介

電壓互感器某種意義上講是一種降壓變壓器(如圖1所示)：一次側與一次設備并聯，基于電磁感應原理在匝數較少的二次側產生感應電壓，二次側并聯接儀表、保護等負載，由于這些負荷阻抗值很大，通過二次的電流很小，因此，電壓互感器的工作狀態相當于變壓器的空載情況。

二.電壓互感器熔絲熔斷主要原因分析

本文所涉及的10kV乙母線電壓互感器所出現的熔絲熔斷在三相中均出現，經值班人員檢查設備并未損害，更換保險后運行正常。那么，究其根源，電壓互感器一次熔絲熔斷與哪些方面有關?大體上講，PT熔斷的主要原因主要有三個方面：

正常運行時，，因此不會發生時的諧振。而非線性元件電感其伏安特性曲線在鐵芯未飽和前是直線，電感值保持不變，而當系統產生某些波動(常見有雷擊、系統發生接地等)時，電壓互感器自身運行狀態發生改變，導致相電壓增高，此時三相鐵心出現不同程度的飽和，致使電感值不斷下降(如圖2所示)。而按照Peterson諧振分布原理系統按照對地電容與互感器感抗不同比值便出現鐵磁諧振和各類諧振現象。

對于運行中的系統，常見產生鐵磁諧振的原因有：單相接地、單相弧光接地、電壓互感器突然合閘時繞組內產生巨大涌流等。無論是何種原因引起，鐵磁諧振依然是電壓互感器熔絲熔斷的重要原因。

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2、低頻飽和電流沖擊

電網間歇弧光接地或接地消失時，健全相對地電容中貯存的電荷重新分配，通過中性點接地的電壓互感器一次繞組形成電回路，這種釋放過程由于電壓互感器相電抗的存在呈現振蕩衰減狀態。系統對地電容越大，振蕩頻率越低，構成低頻振蕩電壓分量，促使電壓互感器處于飽和狀態，形成低頻飽和電流。低頻飽和電流在單相接地消失后1/4～1/2工頻周期內出現，電流幅值可遠大于分頻諧振電流，頻率約2～5Hz。由于具有幅值高、作用時間短的特點，在單相接地消失后的半個周期即可熔斷熔絲。

3、電壓互感器自身的不足

電壓互感器絕緣下降等同樣會引起一次熔絲熔斷，特別當電網出現位移過電壓、單相接地等情況將可能熔絲熔斷情況會立即顯現。對于設備自身的缺陷，在此就不做贅述，做好設備運行的維護檢查即可。

本文所提及變電站經檢查：10kV電壓互感器熔絲熔斷與自身參數有很大的關聯。建站初期按照預定負荷而設定的電壓互感器鐵芯磁飽和系數明顯偏小，在負荷出現波動或電壓產生大幅變動時，容易發生鐵芯飽和現象，達到鐵磁諧振的條件。按照諧振分布原理，比值適當時便會出現虛假接地的信號。

三.解決電壓互感器熔絲熔斷的措施

經過一段時間細致的研究和試驗，筆者確定以下幾個重要的改進方法：

1、為電壓互感器留有足夠余量，特別是磁飽和量

設定設備參數時，應留有勵磁特性余量，保證伴隨負荷增長的情況下，設備依然可以安全穩定運行。同時選擇勵磁特性好的電壓互感器可以保證勵磁線圈的穩定性，在未達到磁飽和時，電感為穩定數值，系統發生短暫波動時，勵磁特性也比較穩定，不致使電感值迅速下降，而與電容發生諧振。

2、在電壓互感器所在母線裝設消弧線圈

按照諧振發生條件分析，在電壓互感器所在母線裝設消弧線圈可以使電感遠大于電容，從而極大地降低了電壓互感器產生鐵磁諧振的可能性。同時該母線上發生單相接地故障時，消弧線圈也可以盡快熄滅接地電弧，保護相關的電力設備。此種措施不足在于成本的增加和電網方式的某些改變，因此可按照變電站及電力公司的實際要求，有選擇性地進行消弧線圈的裝設。

3、一次中性點裝設消弧裝置(如圖3所示)

此種方法中性點一般接純電阻或消弧線圈。接純電阻改變系統參數設置，起到阻尼和抑制諧振的作用，引起諧振區域的變化，且伴隨著電阻值的不斷增大，諧振范圍將不斷縮小，形成閉合形狀。但此種 方法應注意的問題是：采用中性點接電阻措施需考慮電壓互感器高壓繞組X端(尾端)的絕緣等級，因為消諧電阻上的瞬時電壓較大，峰值可達15kV，電壓互感器尾端若絕緣等級不強，就有可能被損壞。中性點接消弧線圈是系統對地電容較大時，中性點接消弧線圈可以補償接地電容電流，也可以有效地抑制過電流，作用效果比較明顯。

4、二次開口三角加裝電阻(如圖4所示)

在接地監視用的電壓互感器開口三角形繞組兩端裝入阻尼電阻(或再并聯消諧裝置)，目的在于增加回路的阻尼值，破壞造成鐵磁諧振的條件，避免諧振的發生。從理論上講，開口三角形繞組接入的電阻值越小越可以保證檢測的靈敏度，而在一次側中性點連接的電阻值愈大愈好，可以及時消除諧振等異常能量。但如果開口三角形接入電阻太小時，當系統發生單相接地后，能量無法及時消除，電壓互感器就容易發熱;如果一次側中性點接入電阻太大時，當一次系統發生單相接地時就會影響開口三角形的輸出電壓，從而降低了預報的靈敏度，因此選擇電阻與電壓互感器型號有關，保證諧振能量及時消除，同時不會過于影響電壓互感器開口三角的測量精度，是此類方法的關鍵。

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5、操作人員改變運行方式時將電壓互感器熔絲熔斷列入考慮范疇

操作人員在改變運行方式時，由操作方法入手，適當修改操作順序避免形成產生鐵磁諧振的條件，使系統的參數配合遠離諧振區。這是因為改變運行方式，當時，就不會發生鐵磁諧振，其中為系統對地容抗，為電壓互感器為額定線電壓下的勵磁電抗，當一定時，減少(即增加對地電容C)可使/ 的值變小。常用增加對地電容方法有外接電容、接入空載線路或者空載變壓器等。采取何種運行方式應根據具體情況而定。

6、增加零序互感器，提高零序勵磁特征

簡要說明：1)接線方式：原電壓互感器不變，將一次繞組中性點串接零序互感器一次繞組再接地，原電壓互感器二次開口三角短接，將接地監察電壓繼電器接入零序電壓互感器二次繞組。一次為工作接地，二次僅僅為安全保護接地(如圖5所示)。

2)原理分析：接入零序電壓互感器之后，系統中的3k次諧波電壓通過電壓互感器時在二次側的閉口三角中產生零序電勢和零序電流。在電壓互感器的磁路中，產生一個與原來3k次諧波磁通相反的磁通量，從而抵消原有的諧波磁通，除有效消除諧波之外，還可以減少電壓互感器中的磁通密度，從而降低磁飽和發生的幾率。在一次側的電壓互感器線圈本身的阻值很高，相當于在一次側中性點接入了消諧裝置，進一步消除了鐵磁諧振發生的可能性。

在以上的方法中，筆者重點就經濟且實用的中性點接入電阻和二次開口加裝耗能原件方法進行計算、仿真和試驗。電壓互感器中性點做為電荷釋放的重要通道時，中性點接入電阻R將成為耗能的重要原件，理論上講電阻值越大耗能越多，消諧效果也越好。但是電壓互感器中性點接入電阻過大會影響到二次的測量精度，按照運行中要求最高的0.2準確級為例進行計算，則有：

， 得(為額定線電壓下的工頻勵磁感抗)

按照Peterson諧振分布原理和仿真計算可知，中性點接入的最小電阻值R0.056wl，此時才可以達到所要求的消諧效果，因此綜合考慮在一次側中性點接入的電阻值應約為0.06wl，同時為增加消諧的效果接入電阻可以選擇正系數的熱敏電阻，隨著溫度升高電阻值不斷增大加快耗能的速度。一次二次之間的配合使用也是較為有效的方法，在此次試驗中，筆者在涉及的電壓互感器二次中采用了燈泡串聯壓敏電阻的方法進行，利用壓敏電阻的特性在二次出現瞬時過電壓時進行及時的抑制，同時利用燈泡作為諧振發生和進行的指示，配合一次的中性點電阻同時工作，保證指示和消諧的同時完成。

結論：

在系統參數設置正確的情況下，經過一年來的運行驗證：一次側中性點加裝適值電阻、二次輔以消諧小電阻的方法，可以有效地防止幾類常見的諧振情況，并按照具體的要求選擇適當性質的電阻可以進一步加強消諧效果，是解決此種熔絲熔斷問題的經濟有效的方法。

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