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(shí)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(duì)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(yùn)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(yàn)教訓(xùn)，運(yùn)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(duì)象為光新路存車場和106所，同時(shí)承擔(dān)滬寧、滬杭線自閉、貫通信號(hào)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(yùn)行方式，這種運(yùn)行方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，允許一定的時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn)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(jìn)行，由于地理?xiàng)l件限制及檢修運(yùn)行安全距離要求，我段對(duì)滬寧、滬杭自閉（貫通）線路大量的架空線改電纜，使系統(tǒng)對(duì)地電容也迅速增大。在系統(tǒng)發(fā)生某些擾動(dòng)時(shí)，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(xiǎn)熔斷燒毀，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)設(shè)備閃絡(luò)跳閘。根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)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(diǎn)：系統(tǒng)受到外界的某些干擾后，母互柜一相或兩相對(duì)地電壓升高，電壓表做低頻擺動(dòng)，接著PT保險(xiǎn)絲熔斷，電壓表擺動(dòng)現(xiàn)象消失。

由于6～35 kV中性點(diǎn)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(shí)（光新路10 kV配電所僅有兩個(gè)光新路存車場和106所，用電負(fù)荷?。?，因合閘充電或在運(yùn)行時(shí)接地故障消除等原因的激發(fā)，會(huì)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(duì)地電壓不穩(wěn)定、接地指示誤動(dòng)作、PT高壓保險(xiǎn)絲熔斷等異?，F(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)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(duì)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(diǎn)（即電源中性點(diǎn)）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(duì)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(diǎn)改為經(jīng)消弧線圈接地。

諧振嚴(yán)重的變配電所可考慮在電源中性點(diǎn)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置（成本較高）。

（2）在壓互中性點(diǎn)安裝消諧器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時(shí)，消諧裝置上會(huì)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(shí)，開口三角電壓就會(huì)較低，對(duì)保護(hù)的正確動(dòng)作有一定的影響。因此宜采用非線性電阻，正常時(shí)，阻值較大，故障時(shí)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(huì)影響開口三角保護(hù)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(shí)現(xiàn)，比高壓側(cè)裝設(shè)消諧裝置相對(duì)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(shí)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(qiáng)運(yùn)行管理，提高檢修質(zhì)量。在運(yùn)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(duì)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?cái)嗦菲魅喾趾祥l同期性的檢驗(yàn)，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(hù)好系統(tǒng)其它用電負(fù)荷，避免發(fā)生對(duì)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(diǎn)處安裝了FXG3-25型消諧器，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時(shí)，消諧裝置上會(huì)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(dá)到抗諧振的目的.前期運(yùn)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(jìn)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(bǔ)償要求，同時(shí)確切的參數(shù)無法及時(shí)收集，無法測算要裝設(shè)電網(wǎng)的電容電流，同時(shí)無法預(yù)測線路的發(fā)展趨勢(shì)走向，對(duì)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(diǎn)對(duì)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(diǎn)改裝一組LXQ1-6/10型消諧裝置，同時(shí)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(shí)在選擇阻尼電阻時(shí)注意絕緣等級(jí)與壓互絕緣等級(jí)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(jì)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(diǎn)。它有效地限制PT一次涌流，防止PT高壓熔斷器熔斷。對(duì)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(shí)，加在消諧器上的電壓較低時(shí)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(shí)，消諧器上將出現(xiàn)千余伏電壓，此時(shí)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?yàn)槭窃赑T一次側(cè)的中性點(diǎn)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(shí)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(yùn)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(shí)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(shí)，開口三角電壓太低，影響接地指示靈敏度及保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。

（2）若網(wǎng)絡(luò)中必須有多臺(tái)高壓側(cè)中性點(diǎn)接地的PT同時(shí)運(yùn)行，則必須每臺(tái)PT均在中性點(diǎn)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(jià)，對(duì)于系統(tǒng)三相電容嚴(yán)重不對(duì)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(shí)，R0上將有超過幾千伏的高壓，此時(shí)不能使用中性點(diǎn)絕緣較低的PT。

4 結(jié)論

變配電所10 kV中性點(diǎn)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(rèn)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(yùn)，其結(jié)果可能是設(shè)備燒損更加嚴(yán)重，進(jìn)一步擴(kuò)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(yùn)行的重要措施。