10kV 大工业用户计量电压互感器高压熔断器熔断故障分析

10kV 大工业用户计量电压互感器高压熔断器熔断故障分析

徐凌逊

（国网南京供电公司，江苏 南京 210000）

摘  要：电压互感器作为客户配电室中重要电气设备，兼具保护及计量作用，对于客户安全经济运行起着至关重要的作用。但近年来在用电检查工作中，笔者发现电压互感器高压熔断器频繁熔断，供电公司只能通过事故后按照理论计算追捕理论上的电量电费，这不仅造成了严重的经济损失，而且也影响到正常的保护和计量工作。本文笔者将从今年来故障用户的行业分类和用电负荷性质等方面入手，分析发生故障的原因，并针对大工业用户谐波影响等主要原因，提出可行的解决方案和对策。

关键词：电压互感器；高压熔断器；谐波

引言

大部分 10kV 高压专变用户采用高供高计的计量方式，因此电压互感器是必不可少的电气设备。为防止电压互感器过载或短路，在一次侧我们会串接入高压熔断器。但笔者在用电检查实际工作中发现，计量高压电压互感器熔断器熔断事故时有发生，将会造成计量表计一相或两相失压，电表少计量或不计量。计量电压互感器高压熔断器熔断并不会影响用户的正常生产经营活动，所安装的表计及负控装置也只会有失压报警，故用户发生该类故障一般供电公司工作人员难以及时发现，这将造成用户计量装置故障无法得到及时有效处理，影响了正确电费的按时收缴。事后，用电检查人员会及时追捕电费，但对于计量装置失压期间客户所用的电量只得依据理论计算获得，这势必与实际情况有一定偏差。为解决此类用户高压熔断器熔断问题，下面笔者将结合南京市 2022年以来 10kV 高压用户出现的高压熔断器熔断故障实例，从“故障用户用电负荷情况统计”、“主要故障原因分析”、“解决方案及对策”等方面做分析与探讨。

1 故障用户用电负荷情况统计

为分析计量电压互感器高压熔断器熔断频发的原因，笔者统计了南京市2022年上半年发生的10kV高压用户计量电压互感器高压熔断器熔断情况及用户用电负荷性质基本情况，如下表所示。

表12022年上半年南京市10kV高压用户计量电压互感器熔断器熔断统计表

高压电压互感器熔断器熔断除了自身原因，即内部绝缘老化、制造工艺差及用户平时运行维护管理水平低等常见原因外，根据表1，同时查阅大量资料，笔者发现有两点值得注意：（1）表1中发生故障的用户以金属制品、锻造、热处理加工居多，此类用户负载多为非线性负载，在生产过程中起动、制动频繁，所产生的冲击电流较其他高压用户要大；（2）其中戴莫尔金属制品（南京）有限公司，半年内熔断器熔断故障发生2次，在更换熔断器时，了解到客户自2022年以来，由于行业产能过剩，其生产调整周期较为频繁，且通过检查发现其厂内有大量的变频器、弧焊机等非线性电气设备。由此可见，非线性设备是很有可能导致计量电压互感器高压熔断器频繁熔断的。

2故障处理

工作人员在现场向用户开具了用电检查结果通知书，联系计量相关人员，尽快为客户更换高压电压互感器熔断器，并建议为用户配置额定电流为1A的熔断器以提高其通流容量能力；同时联系电费相关人员对用户故障期间用电情况进行电费追捕工作。

以上措施均为发生故障以后所处理的工作内容，并未从根本上去避免此类问题的再次发生。事后，工作人员通过查阅大量相关资料，针对用户电能质量如何改善进行深入研究，目前市面上治理谐波电流的主要装置有无源滤波器、有源电力滤波器。

（1）无源电力滤波器

无源电力滤波器在传统的被动治理方式中应用较为广泛，其主要是通过将电感电容组合，为某特定次高频谐波产生低阻通道，从而滤除谐波而避免进入公网。无源电力滤波器具有成本较低及结构简单的特点，同时兼具一定无功补偿能力，在实践中得到了广泛的应用。但是无源电力滤波器具有其明显的缺点，即其谐振频率依赖于电感电容元件参数，一旦选定无法更改，因此，单调谐滤波器只能对单次谐波进行滤除，高通滤波器只能对截至频率以上的谐波进行治理，

很难对具有多频率的谐波电流进行完全治理。此外，滤波器元器件的参数容差，周围环境温度和自身发热对元件参数温漂影响，电容器绝缘老化对参数的影响也会对滤波器滤波效果产生影响，治理效果会受一定影响。

（2）有源电力滤波器

鉴于无源滤波器的缺陷，有源电力滤波器应运而生。有源电力滤波器通过一个逆变桥逆变产生一个和系统谐波电压或电流大小相等相位相反的电压或电流注入到电网，以使电网中的电压或电流变成正弦波，达到谐波治理的目的。它是一种动态的谐波治理装置，能对幅值及频率都变化的谐波进行治理，可将其视为一个幅值和频率都可调的受控电流源，是一种理想的滤波器。同时，通过对有源电力滤波器的控制算法进行改进可以使其实现多种功能，如抑制谐波、补偿无功、抑制闪变、补偿相间不平衡等，能够对稳定电网运行，改善电网电能质量发挥重要作用，与传统无源电力滤波器相比，有源电力滤波器APF在理论上可以拥有无穷多个谐振频率，可对多次谐波进行治理，具有滤波效果与电网阻抗无关；实时性好；体积小，运输方便，占用空间少；具备一定过载能力；具备多目标补偿的功能并且不受电网频率变化的影响等多个优点。

通过以上对比分析，工作人员建议用户选择有源电力滤波器作为谐波抑制的主要手段，此外，为了增强用户无功补偿能力，工作人员也建议用户选择使用目前较为成熟的无功静止补偿装置（SVC），结合无功补偿及谐波抑制功能，工作人员参考相关资料为用户提供了如下的高压电能质量校正控制器（HV Agent），如图1所示。

图1高压电能质量校正控制器（HVAgent）系统结构图

高压电能质量校正控制器（HVAgent）是静止无功补偿器（SVC）、大功率混合型有源电力滤波器（HAPF）复合控制装备，大功率调相机、高压电容器等组合或单独运行装置，在高压配电网中实现电网波形畸变时无功的连续调节，显著提高电能质量，对于该用户可以采用大功率混合型有源电力滤波器（HAPF）与静止无功补偿器（SVC）的组合，以实现电能质量的改善。

此外，针对该故障类故障，笔者认为用检员有必要加强对于具备非线性负荷的大工业用户管控，融合电力用户用电信息采集系统负荷专业模块及营销业务应用系统，对用户可能出现的故障进行初步预判，对于无法判定的采用用检员上门核查加以确认，从而缩短故障持续时间及对公司带来的经济损失，下面以户号033237514X为例，演示该流程具体步骤：

（1）系统智能深度分析导出疑似异常清单

首先，用检员通过电力用户用电信息采集系统负荷专业模块中系统智能深度分析功能，筛选出疑似异常清单，以excel表格形式保存，通过该表格各个用检员能够一目了然看到自己所管理的用户是否可能出现计量故障。

（2）针对具体用户调取故障可能时段内电气量特征曲线（电压、电流、功率等）

在疑似计量异常用户清单中有我们选择的033237514X该户，针对该户，我们仔细调取用户在疑似故障期间段内的电气量特征曲线（电压、电流、功率等），我们可以看出互感器二次侧电压出现过为0的状态，伴随电压的变化二次侧电流也相应跟随变化。

（3）调取疑似时间段内客户电量电费信息及用电服务信息

对于户号033237514X的电气量特征信息，用检员通过调取疑似故障时间段内的用户电量电费及用户服务信息，发现其电量电费并未出现异常变化，同时也不存在用电变更信息，因此可以判断出该户不存在计量装置故障，而应当是由于生产周期调整所致。

（4）对仍然疑似为故障的现场采取用检员检查的方式加以确认

如果通过以上三个步骤还是无法判定用户是否存在计量装置故障，那么用检员应当引起重视，尽早安排到用户配电房进行检查，第一时间将可能存在的故障消除以减少公司经济损失。

3故障反思

通过以上分析，大工业用户计量电压互感器高压熔断器频繁熔断主要由于系统发生串联谐振，由此引起的谐振过电压及过电流造成超出高压熔断器耐受极限。因此，为避免类似问题的再次出现，笔者认为有必要在业扩及日常巡检工作中注意以下三点：

（1）在用户业扩工作中，客户经理需要充分调研用户用电性质及相关用电负荷，对可能存在的对电能质量有污染的非线性负荷，装设相应的消谐及补偿装置，避免用户后续在用电过程中出现类似问题；

（2）建议在公司规程允许范围内，对于此类非线性负荷较多、电能质量较差用户所配置的电能计量装置规格比同规模其他用户略大一级，以提高其过载能力；

（3）对于某些电能质量较差用户，加强日常巡检工作，密切关注用户用电量变化情况，当负控系统显示用户日用电量出现较大变化时，细致排除是否是由于正常生产调整所致，还是由于用户主观行为（窃电）或客户原因（电能装置出现故障），在最大程度上减少供电企业的损失。

参考文献：

[1] 电网谐波治理和无功补偿技术及装备［Z］，中国电力出版社，2006

[2] 中性点不接地系统电磁式电压互感器问题综述［J］，华东电力，2011

[3]电压互感器铁磁谐振过电压及防治［J］.

应用能源技术，2009