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【摘 要】 对成套设备的PT柜在运行中的事故进行归纳分析，重点研究保护电压互感器反复熔断器和电压互感器发生烧损的内在成因。通过电力系统的成套产品在配置设计上的不完善之处，最终提出消除各种事故隐患的改进方法和措施。
【关键词】 电铁磁谐振；限流熔断器；PT；消谐装置
在电力系统的电厂及变电站中，PT柜是不可缺少的功能单元，其主要组成为熔断器和电压互感器，是将电力系统的高电压转换成低电压，用以提供继电保护、自动装置及测量表计，同时实现自身的短路保护和绝缘监察。它属于连接在高压母线上所有元器件（如发电机、变压器、输电线路等）的共用电气装备。
近年来，很多电网工程的成套开关设备在调试、送电过程中，或者在已运行过程中，时常发生PT柜内电压互感器烧毁以及熔断器反复熔断的现象。如某500kV电厂的18kV系统在运行过程中出现PT柜内电压互感器烧毁现象，还有许多电力系统在运行过程中保护电压互感器用熔断器出现多次熔断现象。
目前，在一些电力工程的开关柜设备调试过程中及工作运行时，电压互感器发热后烧坏和熔断器经常熔断的问题不断出现，有时甚至发生电压互感器燃烧和爆炸现象。给电力维修管理和企业生产带来不小的损失和困难。因此，有必要总结这些案例发生的成因来加以预防电压互感器事故的发生[1]。
1 总结分析事故成因
通过以往案例的综合分析发现电压互感器烧坏的一个共性特点：保护电压互感器熔断器的熔芯均选用1A或是0.5A，高的达到2A。而电压互感器的熔断器熔断也有显著特点：保护电压互感器的熔断器熔芯额定电流多是0.5、0.2、0.3。此时PT柜确没安装一、二次消谐设备。
通过分析发现事故的成因有如下几点：（1）进线开关合闸出现涌流及弧光导致电压互感器发生铁磁谐振，从而发生熔断器的接连熔断和电压互感器烧坏现象。（2）由于单相接地没有及时处理，造成电压互感器的发热烧坏。（3）熔断器额定电流的选择和电压互感器不匹配。
2 成因分析
2.1铁磁谐振的成因及对PT的危害
我国在3.6～40.5kV的电力系统中，基本采取中性点经消弧线圈接地或中性点不接地，其PT回路多选择电磁式接地电压互感器，且一次绕组采用星形连接，其中性点进行直接接地。如此，相线对地电容和每相一次线圈构成了并联谐振回路。如果每相对地电容一致，那么各相的总导纳，其大小也相同，此时中性点的零序电压数值是零。每相的总复导纳公式为：
Y=R/[R+（ωL）]-j{ωL/[R+（ωL）]-ωC}
电压互感器通常励磁阻抗很大，从公式能看出：其总导纳的电纳部分，容纳大于感纳，因此，每相电路表现为容性。若电网有意外的负荷波动，产生很大的电流，势必有一相甚至两相电路显感性，而另外两相或一相的电路略显容性，中性点为零序电压，从而互感器中为零序电流，其三相电路构成串联谐振的回路[2]。
只要电力电网发生意外波动，具备谐振条件时，就可能发生严重的铁磁谐振。当电压互感器满足一定条件发生铁磁谐振时，励磁电流急剧增大造成铁芯的饱和，出现饱和过电压现象，过电压和涌流都会严重损害电压互感器的寿命、质量和正常工作，甚至发生燃烧爆炸。
2.2单相接地给电压互感器带来的危害
在中性点的非有效接地点力系统中，此时出现单相接地故障，其他两相的电压升至1.732倍，这样电压互感器的输入端的两相电压就会升至额定电压1.9～2.1倍。电压互感器在输入端的电压的显著提升，导致磁通很快饱和，进而让输入电流也提升到1.9～2.1倍。根据国家相关标准的要求，电力系统必须在30秒内自动进行解除，否则在单相接地状态下，电力电网仅仅发生微小的波动，电压互感器很有可能会过热烧毁。但是电力系统《运行规则》明确指出，电力电网出现单相接地，可以允许在2小时内接连运行。这样在运行中，往往没有安装自动切除故障的电气装置，造成电压互感器经常出现烧坏故障。
2.3导致熔断器额定电流和电压互感器不匹配的成因
保护电压互感器，其熔断器的最大功能是隔离，即当电压互感器发生事故后，起到把它从电力电网中分离出来的作用。基于功能权限，可以看出熔断器的选择，最主要不是保护电压互感器本身，此类熔断器的选择只考虑电压互感器的励磁冲击电流。这样，设计公司和生产厂家选择其熔断器，不考虑输出大小如何，其熔芯额定电流都选取1A或是0.5A，此类熔断器选型仅考虑隔离最重要的作用，而保护不了因铁磁谐振和其他故障导致变压器烧损。
3 解决方案
3.1抑制或解除铁磁谐振
基本的解决方案是利用消谐处理，即一次消谐与二次消谐结合的方法。所谓一次消谐即利用电压互感器，在其一次侧中性点和对地间设置一台接地的电压互感器，这样就可以极大的抑制或者消除电压互感器的一次绕组的过电压，抑制铁磁谐振现象的产生，进而有效的减小互感器的烧坏和主熔断器的多次性熔断。而二次消谐，即在电压互感器剩余绕组的开口三角附近设置电气消谐装置XZ。当前应用最多、最广泛的为微机消谐装置，它利用谐振要发生时立刻接通阻抗电气回路的工作原理，这样就从根本上很好的处理和抑制谐振现象的产生。
3.2安装自动切除故障的电气装置
在电力系统中，要安装自动切除故障的电气装置，即采取无扰动的电气切换技术或者采用无扰动快切装置，这样当发生电力系统的单相接地时，电压波动或电流值达到一定值就会快速切换线路，从而保护电压互感器及计量，继电保护等配套装置[3]。
3.3保护电压互感器要选择合理的熔断器
现在，国家相关电气厂商制造的保护电压互感器基本都采用P型的限流熔断器，额定电流其规格较多，有0.2A、0.5A、0.3A、2A和1A等不同等级的电流。从电压互感器的一次侧的过电流理论计算和与熔断器的时间电流特性相比较，不难得出结论：在10kV的电力电网条件下，采用我国自己生产的XRNP□-12规格的熔断器，应采用0.2A的额定电流，以保证保护电压互感器不致在非正常运行情况下受到损坏。
3.4限制或消除电压互感器的铁磁谐振
采用的方法是一次消谐加二次消谐，一次消谐就是在电压互感器一次侧中性点与地之间安装一接地电压互感器，能很好地抑制甚至消除电压互感器一次绕组中的过电压。限制铁磁谐振的产生，从而避免互感器的烧毁以及主熔断器的反复熔断。二次消谐就是在电压互感器的剩余绕组开口三角处安装消谐装置，即二次消谐器XZ。目前使用比较流行的是微机消谐装置，它的工作原理方式是当谐振将要产生时瞬间接通阻抗回路，能较好地消除铁磁谐振的发生。
3.5选用合适的保护电压互感器用熔斷器
目前我国制造厂生产的保护电压互感器用P型限流型熔断器，额定电流分别有0.2A、0.3A、0.5A、1A、2A等规格。从以上的电压互感器一次侧过电流计算以及与熔断器的时间电流特性对照，我们可以得出：额定电压10kV电网中，采用国产的XRNP□—12型熔断器，应选择额定电流为0.2A，才是比较符合保护电压互感器在非正常运行时不致损坏。
另外，国内应大力研究开发专用熔断器，使其时间电流特性更能接近满足标准GB/T1207―2006要求。以保证PT柜中主熔断器能在电网不同的电压因数下合理运行并有效保护电压互感器。
4 结束语
通过分析现场的PT柜发生运行质量事故的三点原因，我们得出为了从根本上减弱或避免压互感器的烧毁，以至事故扩大，我们应该在PT柜设置一次及其二次消谐装置，以抑制铁磁谐振；在电力系统采取无扰动快速投切技术或者采用其装置，可以减弱或避免单相接地，保护电压互感器不被收到烧毁；最后应采用XRNP□型，额定电流是0.2A的熔断器，以避免熔断器多次熔断。通过上述三种方案的实行，会极大减少PT柜的运行质量事故，保护电力电网的正常运行。
参考文献：
[1]彭泽华，黑绥亚，何俊良.消谐装置导致电压互感器烧毁事故分析[J].广西电力，2010（4）：29.
[2]吴林林.有效消除电磁式PT引起铁磁谐振过电压的措施[J].科技信息，2008（26）：15-17.
[3]李贞，吕信岳.电压互感器高压熔断器频繁熔断原因分析[J].现代商贸工业，2011（5）：11-13.
【关键词】 电铁磁谐振；限流熔断器；PT；消谐装置
在电力系统的电厂及变电站中，PT柜是不可缺少的功能单元，其主要组成为熔断器和电压互感器，是将电力系统的高电压转换成低电压，用以提供继电保护、自动装置及测量表计，同时实现自身的短路保护和绝缘监察。它属于连接在高压母线上所有元器件（如发电机、变压器、输电线路等）的共用电气装备。
近年来，很多电网工程的成套开关设备在调试、送电过程中，或者在已运行过程中，时常发生PT柜内电压互感器烧毁以及熔断器反复熔断的现象。如某500kV电厂的18kV系统在运行过程中出现PT柜内电压互感器烧毁现象，还有许多电力系统在运行过程中保护电压互感器用熔断器出现多次熔断现象。
目前，在一些电力工程的开关柜设备调试过程中及工作运行时，电压互感器发热后烧坏和熔断器经常熔断的问题不断出现，有时甚至发生电压互感器燃烧和爆炸现象。给电力维修管理和企业生产带来不小的损失和困难。因此，有必要总结这些案例发生的成因来加以预防电压互感器事故的发生[1]。
1 总结分析事故成因
通过以往案例的综合分析发现电压互感器烧坏的一个共性特点：保护电压互感器熔断器的熔芯均选用1A或是0.5A，高的达到2A。而电压互感器的熔断器熔断也有显著特点：保护电压互感器的熔断器熔芯额定电流多是0.5、0.2、0.3。此时PT柜确没安装一、二次消谐设备。
通过分析发现事故的成因有如下几点：（1）进线开关合闸出现涌流及弧光导致电压互感器发生铁磁谐振，从而发生熔断器的接连熔断和电压互感器烧坏现象。（2）由于单相接地没有及时处理，造成电压互感器的发热烧坏。（3）熔断器额定电流的选择和电压互感器不匹配。
2 成因分析
2.1铁磁谐振的成因及对PT的危害
我国在3.6～40.5kV的电力系统中，基本采取中性点经消弧线圈接地或中性点不接地，其PT回路多选择电磁式接地电压互感器，且一次绕组采用星形连接，其中性点进行直接接地。如此，相线对地电容和每相一次线圈构成了并联谐振回路。如果每相对地电容一致，那么各相的总导纳，其大小也相同，此时中性点的零序电压数值是零。每相的总复导纳公式为：
Y=R/[R+（ωL）]-j{ωL/[R+（ωL）]-ωC}
电压互感器通常励磁阻抗很大，从公式能看出：其总导纳的电纳部分，容纳大于感纳，因此，每相电路表现为容性。若电网有意外的负荷波动，产生很大的电流，势必有一相甚至两相电路显感性，而另外两相或一相的电路略显容性，中性点为零序电压，从而互感器中为零序电流，其三相电路构成串联谐振的回路[2]。
只要电力电网发生意外波动，具备谐振条件时，就可能发生严重的铁磁谐振。当电压互感器满足一定条件发生铁磁谐振时，励磁电流急剧增大造成铁芯的饱和，出现饱和过电压现象，过电压和涌流都会严重损害电压互感器的寿命、质量和正常工作，甚至发生燃烧爆炸。
2.2单相接地给电压互感器带来的危害
在中性点的非有效接地点力系统中，此时出现单相接地故障，其他两相的电压升至1.732倍，这样电压互感器的输入端的两相电压就会升至额定电压1.9～2.1倍。电压互感器在输入端的电压的显著提升，导致磁通很快饱和，进而让输入电流也提升到1.9～2.1倍。根据国家相关标准的要求，电力系统必须在30秒内自动进行解除，否则在单相接地状态下，电力电网仅仅发生微小的波动，电压互感器很有可能会过热烧毁。但是电力系统《运行规则》明确指出，电力电网出现单相接地，可以允许在2小时内接连运行。这样在运行中，往往没有安装自动切除故障的电气装置，造成电压互感器经常出现烧坏故障。
2.3导致熔断器额定电流和电压互感器不匹配的成因
保护电压互感器，其熔断器的最大功能是隔离，即当电压互感器发生事故后，起到把它从电力电网中分离出来的作用。基于功能权限，可以看出熔断器的选择，最主要不是保护电压互感器本身，此类熔断器的选择只考虑电压互感器的励磁冲击电流。这样，设计公司和生产厂家选择其熔断器，不考虑输出大小如何，其熔芯额定电流都选取1A或是0.5A，此类熔断器选型仅考虑隔离最重要的作用，而保护不了因铁磁谐振和其他故障导致变压器烧损。
3 解决方案
3.1抑制或解除铁磁谐振
基本的解决方案是利用消谐处理，即一次消谐与二次消谐结合的方法。所谓一次消谐即利用电压互感器，在其一次侧中性点和对地间设置一台接地的电压互感器，这样就可以极大的抑制或者消除电压互感器的一次绕组的过电压，抑制铁磁谐振现象的产生，进而有效的减小互感器的烧坏和主熔断器的多次性熔断。而二次消谐，即在电压互感器剩余绕组的开口三角附近设置电气消谐装置XZ。当前应用最多、最广泛的为微机消谐装置，它利用谐振要发生时立刻接通阻抗电气回路的工作原理，这样就从根本上很好的处理和抑制谐振现象的产生。
3.2安装自动切除故障的电气装置
在电力系统中，要安装自动切除故障的电气装置，即采取无扰动的电气切换技术或者采用无扰动快切装置，这样当发生电力系统的单相接地时，电压波动或电流值达到一定值就会快速切换线路，从而保护电压互感器及计量，继电保护等配套装置[3]。
3.3保护电压互感器要选择合理的熔断器
现在，国家相关电气厂商制造的保护电压互感器基本都采用P型的限流熔断器，额定电流其规格较多，有0.2A、0.5A、0.3A、2A和1A等不同等级的电流。从电压互感器的一次侧的过电流理论计算和与熔断器的时间电流特性相比较，不难得出结论：在10kV的电力电网条件下，采用我国自己生产的XRNP□-12规格的熔断器，应采用0.2A的额定电流，以保证保护电压互感器不致在非正常运行情况下受到损坏。
3.4限制或消除电压互感器的铁磁谐振
采用的方法是一次消谐加二次消谐，一次消谐就是在电压互感器一次侧中性点与地之间安装一接地电压互感器，能很好地抑制甚至消除电压互感器一次绕组中的过电压。限制铁磁谐振的产生，从而避免互感器的烧毁以及主熔断器的反复熔断。二次消谐就是在电压互感器的剩余绕组开口三角处安装消谐装置，即二次消谐器XZ。目前使用比较流行的是微机消谐装置，它的工作原理方式是当谐振将要产生时瞬间接通阻抗回路，能较好地消除铁磁谐振的发生。
3.5选用合适的保护电压互感器用熔斷器
目前我国制造厂生产的保护电压互感器用P型限流型熔断器，额定电流分别有0.2A、0.3A、0.5A、1A、2A等规格。从以上的电压互感器一次侧过电流计算以及与熔断器的时间电流特性对照，我们可以得出：额定电压10kV电网中，采用国产的XRNP□—12型熔断器，应选择额定电流为0.2A，才是比较符合保护电压互感器在非正常运行时不致损坏。
另外，国内应大力研究开发专用熔断器，使其时间电流特性更能接近满足标准GB/T1207―2006要求。以保证PT柜中主熔断器能在电网不同的电压因数下合理运行并有效保护电压互感器。
4 结束语
通过分析现场的PT柜发生运行质量事故的三点原因，我们得出为了从根本上减弱或避免压互感器的烧毁，以至事故扩大，我们应该在PT柜设置一次及其二次消谐装置，以抑制铁磁谐振；在电力系统采取无扰动快速投切技术或者采用其装置，可以减弱或避免单相接地，保护电压互感器不被收到烧毁；最后应采用XRNP□型，额定电流是0.2A的熔断器，以避免熔断器多次熔断。通过上述三种方案的实行，会极大减少PT柜的运行质量事故，保护电力电网的正常运行。
参考文献：
[1]彭泽华，黑绥亚，何俊良.消谐装置导致电压互感器烧毁事故分析[J].广西电力，2010（4）：29.
[2]吴林林.有效消除电磁式PT引起铁磁谐振过电压的措施[J].科技信息，2008（26）：15-17.
[3]李贞，吕信岳.电压互感器高压熔断器频繁熔断原因分析[J].现代商贸工业，2011（5）：11-13.