電壓互感器是電力系統中供測量和保護用的重要設備,它有如下重要作用:(⑴將系統高電壓轉變為標準的低電壓(100v),為儀表、保護提供必要的電壓;(2)與測量儀表相配合,測量線路的相電壓與線電壓;與繼電保護裝置相配合,對系統及設備進行過電壓、單相接地保護等。
1、電壓互感器的作用
電壓互感器是電力系統中供測量和保護用的重要設備,它有如下重要作用:
1.1將系統高電壓轉變為標準的低電壓(10Ov) ,為儀表﹑保護提供必要的電壓。
1.2與測量儀表相配合,測量線路的相電壓與線電壓;與繼電保護裝置相配合,對系統及設備進行過電壓,單相接地保護。
1.3隔離一次設備與二次設備,保護人身和設備的安全。正因為電壓互感器有這么重要的作用,為其加裝相應的保護裝置(高壓熔斷器)顯得尤為必要。高壓熔斷器既經濟又能滿足一定的可靠性,它的結構簡單,易于維護檢修,在35kv及以下系統中應用廣泛。
電壓互感器一般經隔離開關和高壓熔斷器接入高壓電網。在110kv及以上的系統中,由于相應的電壓互感器采用單相串級絕緣,絕緣裕度大,并且這種系統多為中性點直接接地系統,每相設備不能長期承受線電壓,也不允許接地,所以110kv及以上系統中的電壓互感器一次側不裝熔斷器,而經過隔離開關直接與電網相連; 38Ov及以下配電系統,由于高壓熔斷器完全可滿足系統運行要求,電壓互感器可以直接與電網相連接,而不用隔離開關。
在我局設計施工的電網中, 35kv系統有著舉足輕重的地位,但其電壓互感器的高壓熔斷器經常會發生熔斷,而且更換起來很麻煩,相當浪費時間,增加了事故隱患,亟待改進。本文就以35kv電壓互感器的高壓熔斷器作討論,并提出改進方案。
2.電壓互感器問題分析
2.1電壓互感器的高壓熔斷器保護范圍為:電壓互感器內部故障(相間.匝間短路等)或電壓互感器與電網連接線的短路故障。
當電壓互感器內部故障或與電網連接線發生短路時,高壓熔斷器熔斷,切斷故障點或將電壓互感器與故障源隔離,從而縮小故障范圍,保護設備的安全。但是高壓熔斷器不是用來保護電壓互感器過載的,過載時間稍長,電壓互感器就會過熱、冒煙,甚至起火,從而引起內部故障;而且由于高壓熔斷器靈敏度的原因,有時電壓互感器內部故障,高壓熔斷器卻不一定熔斷。我們必須盡快停用故障電壓互感器,如果高壓熔斷器不帶限流電阻或限流電阻不合格,就不能用隔離開關直接拉開故障電壓互感器,即使限流電阻合格,為保險起見也不能直接拉開，因為隔離開關和高壓熔斷器沒有滅弧裝置,容易引起母線短路,導致事故擴大及設備損壞或人身事故,必須通過倒換運行方式,用上級斷路器隔離故障。
對于雙母線接線方式,可將所帶負荷倒至另一條母線上，用母聯開關隔離故障電壓互感器;對于我們常用的單母線分段接線方式,必須將該段母線所帶負荷全部轉移或停電,用電源斷路器隔離故障電壓互感器和該段母線,再恢復其它正常供電。這樣的操作復雜,不利于快速隔離故障,且可能影響部分用戶的正常供電。
如果電壓互感器的高壓熔斷器有足夠的靈敏度,在電壓互感器內部故障時,立即熔斷,隔離故障點,就可用隔離開關直接拉開故障電壓互感器,而不必通過倒換運行方式那樣的復雜操作。這里的關鍵在于高壓熔斷器的熔體(絲) ,它是熔斷器的核心部件,利用它在電流熱作用下來熔化,斷開故障電路。
我們常用的熔絲為鎳鉻合金,熔絲的直徑為0.13mm,做成螺旋形,總阻值為315Q ,額定電流為0.5A,對于熔體,要求有下列的性質:熔點低,導電性好,不易氧化,便于加工。
熔體的材料一般有銅.鎳鉻合金.鉛.錫等,對于35kv系統的電壓互感器,要求熔斷器具有較大的斷流能力,常用銅或鎳鉻合金,它們的電阻率小,熱傳導快,截面面積也很小,斷流產生的金屬蒸氣也少,易于滅弧。但缺點是熔化溫度高,長期工作中可能達到較高的溫度而不熔斷,同時要使其快速熔斷,必須流過較大的電流,否則會延長熔斷時間,這樣對被保護的電壓互感器不利。
2.2在電壓互感器的正常運行中,其內部故障的幾率很小。而高壓熔斷器之所以經常熔斷,是因為電壓互感器的諧振。當系統運行方式發生某種變化時,電壓互感器的鐵芯飽和,感抗和對地容抗相等或近似相等,產生較大的電流,導致熔斷器熔斷,這時必須停運電壓互感器,更換熔斷器。
我們現在大多用的是裝有防雨罩的充填石英砂的瓷管熔斷器,熔斷器裝在防雨罩中,兩邊各用四個螺絲固定,更換時，必須將兩邊的螺絲擰開,一手拿鉗子固定螺母,一手拿起子擰螺絲,由于高空作業,著力的地方很少,這樣的操作既費時費力,又很危險。側蓋及螺絲用一般的熟鐵制做,長期日曬雨淋，很容易生銹變形。螺絲擰開后,固定鐵環由于受力不均,容易卡滯,很難取下。特別是遇到特殊天氣,不得不延期更換,減少了計量和保護的可靠性。
3、方案改進
3.1經過分析,我們利用金屬學中的“冶金效應"采用以下的方案:
在鎳鉻絲上焊以鉛錫合金的小球,鉛錫球兩側的鎳鉻絲不連貫,鉛錫球的間隔及大小由生產工藝和實際需要決定。
這樣,我們就能充分利用鎳鉻絲的優點,又能利用鉛錫合金的優點克服其缺點,降低熔體的熔化溫度,使熔斷器更加靈敏和完善。
3.2為克服以上缺點,我們可采用轉軸式替代螺絲固定式。固定軸采用螺絲(也可使用銷子),取消了螺母及固定鐵環,螺絲的另一端直接擰在側蓋上。操作時,只將一端的螺絲擰開,即可打開側蓋。即使由于連接線的阻礙無法取出熔斷器,可再將另一個螺絲擰開即可,這樣最多也就擰開兩個螺絲，而且只用一只手便可輕松完成。
為了克服腐蝕,側蓋主體用鋼材,外面鍍防銹材料(鎳鉻合金等),螺絲采用不銹鋼。
4、總結
經過改進,增加了高壓熔斷器的靈活可靠性,降低了成本，更加易于操作,為保證系統的安全運行創造了良好的條件。
