王 蓉 上海鐵路局杭州供電段

上海光新路10 kV變配電所自2009年6～8月間頻繁發(fā)生母互柜10 kV高壓熔絲熔斷故障。為此須查清故障時通過高壓熔絲的電流，才能了解導(dǎo)致高壓熔絲熔斷的原因，找出有針對性的辦法。內(nèi)母互柜電壓互感器的開口三角形繞組開口端分別加裝了FXG3-25型弧和消諧裝置，前期運行狀況良好，但2009年6月～8月期間，頻繁發(fā)生線路母互柜高壓熔絲熔斷甚至燒毀的現(xiàn)象。

總結(jié)以往經(jīng)驗教訓(xùn)，運行中的壓互一次側(cè)熔絲熔斷的原因是多方面的。其中，二次回路故障、10 kV單相接地、相間弧光短路、10 kV系統(tǒng)諧振、10 kV系統(tǒng)受到雷擊等，是一次側(cè)熔絲熔斷的主要原因。

以下為2009年7月光新路所發(fā)生高壓熔絲熔斷現(xiàn)象的故障記錄（見表1）：

1 光新路配電所簡介

上海光新路10 kV配電所主要供電對象為光新路存車場和106所，同時承擔(dān)滬寧、滬杭線自閉、貫通信號供電。其主接線圖如圖1所示。

圖1 主接線圖

2 故障情況

光新路10 kV系統(tǒng)采用不接地運行方式，這種運行方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許一定的時間內(nèi)帶故障運行，因而大大提高了系統(tǒng)的供電可靠性。近年來,隨著鐵路的跨越式發(fā)展，以及2005年以來滬寧、滬杭線的電氣化改造及鐵路第六次大提速等工程的進行，由于地理條件限制及檢修運行安全距離要求，我段對滬寧、滬杭自閉（貫通）線路大量的架空線改電纜，使系統(tǒng)對地電容也迅速增大。在系統(tǒng)發(fā)生某些擾動時，極易引發(fā)系統(tǒng)內(nèi)電磁式電壓互感器的飽和，激發(fā)諧振過電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)接地電壓互感器高壓保險熔斷燒毀，嚴重時出現(xiàn)設(shè)備閃絡(luò)跳閘。根據(jù)電網(wǎng)的實際情況，選擇了在所

表1 故障記錄表

分析以上的故障紀(jì)錄，呈現(xiàn)特點：系統(tǒng)受到外界的某些干擾后，母互柜一相或兩相對地電壓升高，電壓表做低頻擺動，接著PT保險絲熔斷，電壓表擺動現(xiàn)象消失。

由于6～35 kV中性點不接地電網(wǎng)中的電壓互感器，當(dāng)母線空載或出線較少時（光新路10 kV配電所僅有兩個光新路存車場和106所，用電負荷小），因合閘充電或在運行時接地故障消除等原因的激發(fā)，會使電壓互感器過飽和，則可能產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓。出現(xiàn)相對地電壓不穩(wěn)定、接地指示誤動作、PT高壓保險絲熔斷等異?，F(xiàn)象，嚴重時會導(dǎo)致PT燒毀，繼而引發(fā)其它事故。其中，鐵磁諧振過電壓現(xiàn)象突出表現(xiàn)為：三相電壓不平衡，一或二相電壓升高超過線電壓。從故障記錄及當(dāng)時的現(xiàn)場情況來看，排除二次回路故障及受到雷擊等因素的影響外，導(dǎo)致光新路所自閉母互柜熔絲頻繁熔斷的原因很有可能是由于10 kV系統(tǒng)線路發(fā)生接地故障或諧振引起。

3 故障分析及對策

消諧應(yīng)從兩方面著手，即改變電感電容參數(shù)和消耗諧振能量。為此了解了多種消諧措施。

在鐵路電力系統(tǒng)中，消除鐵磁諧振的具體措施主要有：

（1）在系統(tǒng)中性點（即電源中性點）裝設(shè)消弧線圈，使系統(tǒng)阻抗參數(shù)盡量避開諧振區(qū)，對發(fā)生諧振較頻繁自閉、貫通回路，還應(yīng)考慮將自母互、貫?zāi)富ル妷夯ジ衅髦行渣c改為經(jīng)消弧線圈接地。

諧振嚴重的變配電所可考慮在電源中性點裝設(shè)自動調(diào)諧接地補償裝置（成本較高）。

（2）在壓互中性點安裝消諧器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時，消諧裝置上會出現(xiàn)較高的電壓使消諧器導(dǎo)通，消耗能量，起到阻尼和限制電流的作用，并且也降低了互感器上的電壓，改善了電壓互感器的伏安特性。但要注意：電阻的選擇不能太大，否則發(fā)生單相接地時，開口三角電壓就會較低，對保護的正確動作有一定的影響。因此宜采用非線性電阻，正常時，阻值較大，故障時由于高電壓作用，阻值下降，同樣起到消耗能量和阻尼等的作用，而不會影響開口三角保護功能的可靠性。一般選R≥0.06XL，容量大于600VA的電阻。這種方式一般在10 kV及以下的系統(tǒng)中采用。

（3）在壓互的開口三角裝設(shè)消諧裝置或電阻（此方法較易實現(xiàn)，比高壓側(cè)裝設(shè)消諧裝置相對容易，不必考慮絕緣距離等等問題）。

（4）從具體倒閘操作檢修等方面考慮消除鐵磁諧振的方法。

①給母線充電前先切除PT，充電后再投入PT，停母線時先切除PT再拉開開關(guān)。

②操作中注意監(jiān)視母線電壓，如電壓過高則立即改變方式，合上或拉開引起諧振的開關(guān)、斷路器或電壓互感器。

③加強運行管理，提高檢修質(zhì)量。在運行過程中，應(yīng)盡量在操作中減少過電壓發(fā)生的可能。例如：對于空載線路應(yīng)退出重合閘，以防止線路重合而引起的過電壓，并提高檢修質(zhì)量，消除隱患，注重斷路器三相分合閘同期性的檢驗，以防止斷路器的不同期合閘引起的過電壓，而激發(fā)諧振的可能性。

④維護好系統(tǒng)其它用電負荷，避免發(fā)生對地閃絡(luò)或接地等事故引起的諧振過電壓。

消諧措施各有其適用范圍,需依電網(wǎng)具體情況選用一種或幾種才能奏效。

光新路10 kV系統(tǒng)所早在2006年滬寧滬杭電氣化上馬大量架空線該電纜后，就在自閉貫通母互柜H19及H18柜電壓互感器中性點處安裝了FXG3-25型消諧器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時，消諧裝置上會出現(xiàn)較高的電壓使消諧器導(dǎo)通，消耗能量，起到阻尼和限制電流的作用，從而達到抗諧振的目的.前期運行效果良好，但2009年6月以來，頻繁發(fā)生高壓熔絲熔斷的現(xiàn)象，分析原因：由于近年來滬寧城際、滬杭客專、京滬高鐵共用該線路的自閉貫通線路，隨著工程進度的不斷深入，以及隨之而來的線路遷改、改造等工程的不斷深入，線路參數(shù)處于經(jīng)常變化之中，原有消弧線圈調(diào)諧裝置已經(jīng)不能滿足補償要求，同時確切的參數(shù)無法及時收集，無法測算要裝設(shè)電網(wǎng)的電容電流，同時無法預(yù)測線路的發(fā)展趨勢走向，對重新選擇消弧線圈的容量帶來困難。

因此采取了在壓互一次中性點對地接入LXQ-10型阻尼電阻，于2009年10月26、27日分別光新路10 kV所自閉（貫通）母互中性點改裝一組LXQ1-6/10型消諧裝置，同時在鄰所（松江配電所）自閉（貫通）母互柜加裝了兩組該型消諧器。同時在選擇阻尼電阻時注意絕緣等級與壓互絕緣等級的匹配，它的直流特性與傳統(tǒng)的RXQ及LXQ消諧器相近，但結(jié)構(gòu)設(shè)計迥異，具有體積小，重量輕，表面經(jīng)過特殊處理，戶內(nèi)外均適用，安裝也很方便等特點。它有效地限制PT一次涌流，防止PT高壓熔斷器熔斷。對非金屬性接地所激發(fā)的諧振過電壓也能起到抑制作用。L型消諧器由SiC非線性電阻片與線性電阻(6～7 kΩ)串聯(lián)后組成，其工作原理是在諧振剛開始時，加在消諧器上的電壓較低時呈高阻值，使諧振在初始階段不易發(fā)展起來。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，消諧器上將出現(xiàn)千余伏電壓，此時電阻下降至稍大于6～7 kΩ，使其不至于影響接地指示裝置的靈敏度。因為是在PT一次側(cè)的中性點與地之間串接L型消諧器，所以不消耗PT二次側(cè)繞組的電能，可適當(dāng)減少PT的功率。同時由于其體積較小，非常適合安裝在小型PT手車和小型開關(guān)柜內(nèi)。運行至今，抑制諧波的效果較為明顯，情況得到了明顯改善和控制。

但是使用該方法時應(yīng)注意：

（1）電阻器R0的電阻R0不能太小，也不能太大，否則單相接地時，開口三角電壓太低，影響接地指示靈敏度及保護裝置的正確動作。

（2）若網(wǎng)絡(luò)中必須有多臺高壓側(cè)中性點接地的PT同時運行，則必須每臺PT均在中性點安裝消諧電阻器方有效。

（3）電阻器的額定功率須較大，一般采用額定功率相當(dāng)大的非線性電阻器與線性電阻器串聯(lián)。非線性電阻器在低電壓下電阻較大，還能阻止諧振發(fā)展。

（4）該措施與PT開口三角繞組并接R△并非完全等價，對于系統(tǒng)三相電容嚴重不對稱或PT一次非全相熔斷器燒斷等異常情況均可有效消諧。

（5）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，R0上將有超過幾千伏的高壓，此時不能使用中性點絕緣較低的PT。

4 結(jié)論

變配電所10 kV中性點不接地系統(tǒng)電壓互感器一次側(cè)高壓熔絲熔斷有多種原因，要根據(jù)不同的情況分析處理，在一次繞組的接地端串接性能良好的消諧器通常能有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生。電壓互感器一次側(cè)熔絲頻繁熔斷，若不認真分析原因即換上新熔絲，誤將有故障的電氣設(shè)備重新投運，其結(jié)果可能是設(shè)備燒損更加嚴重，進一步擴大事故范圍，因此，判明熔絲熔斷原因，正確的加以處理，是保證電氣安全運行的重要措施。