杨 柳，任杭州
［盛虹炼化（连云港）有限公司，江苏 连云港222042］
［摘 要］某35 kV变电所10 kV Ⅰ段电容器保护动作，A组不平衡电压跳闸，断路器跳闸，经现场检查，确认10 kV Ⅰ段母线上的负载环氧乙烷（EO）解吸塔釜液泵电机固态软启动过程中10 kV Ⅰ段甲组电容器B、C相保险熔断。针对本次熔断器熔断故障，基于无功补偿柜基础参数及保护配置，经分析与探讨，确认应是谐波电抗器磁饱和使感抗减小，造成回路持性阻抗呈容性，电容器谐波电流放大，电流真有效值远超熔断器额定电流致熔断器熔断。以此为契机，对常见熔断器熔断故障原因及其应对措施进行总结，对熔断器技术发展趋势进行展望，并提出电力系统设计、运行与维护过程中应充分考虑对熔断器性能的需求、加强对非线性负载设备的管理和控制等预防措施与建议。
［关键词］电力系统；无功补偿柜；熔断器；熔断故障；原因分析；应对措施；技术发展趋势
［中图分类号］TM531.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）03-0074-03
0 引 言
无功补偿柜是电力系统中的重要设备，主要用于提高电网的功率因数，减少线路损耗，提高设备的运行效率。熔断器作为无功补偿柜的保护元件，其主要作用是在设备或线路出现过载或短路时，通过熔断来切断电路，保护设备免受损坏。某35 kV变电所10 kV Ⅰ段电容器保护动作，A组不平衡电压跳闸，断路器跳闸，经现场检查，确认是10 kV Ⅰ段母线上的负载环氧乙烷（EO）解吸塔釜液泵电机固态软启动过程中10 kV Ⅰ段甲组电容器B、C相保险熔断（当时电容器柜甲组与乙组电容器投运）。针对本次熔断器熔断故障，着重从电容器保护配置、投切电容器的断路器选择、电网谐波等方面进行分析与探讨，梳理易引起无功补偿柜熔断器损坏的原因，并提出相应的预防措施与建议等。
1 无功补偿柜基础参数及保护配置
该35 kV变电站10 kV软启动无功补偿柜基础参数及保护配置如下。
1）10 kV Ⅰ段电容器，电流互感器变比150/1：① A组电容器，容量-300 kVar，额定电
流-18.98 A，不平衡电压定值-38 V，跳闸时间-200 ms；② B组电容器，容量-600 kVar，额定电流-37.95 A，不平衡电压定值-14 V，跳闸时间-200 ms；③ C组电容器，容量-1 100 kVar，额定电流-69.43 A，不平衡电压定值-14 V，跳闸时间-200 ms。
2）EO解吸塔釜液泵电机（软启动）：额定功率5 000 kW、额定电流342.4 A，电流互感器变比500/1。
3）甲组电容器柜熔断器：型号BR8W-7/50P 28A。
2 熔断器熔断故障动作过程及分析
2023年8月28日11：29：58 EO解吸塔釜液泵电机（软启动）开始启动\[软启参数设置：限流系数3Ie（1 027 A），初始启动电压45%Ue\]；11：30：00 10 kV Ⅰ段电容器保护装置（REF620）检测到“A组不平衡电压跳闸”信号开入；11：30：01 10 kV Ⅰ段电容器断路器跳闸，电容器组切除。
结合保护装置故障记录及故障录波分析：当日11：29：58 EO解吸塔釜液泵电机A/72-P-310A（软启动）开始启动，2 s左右电容器甲组B相与C相熔断器先后熔断（熔断器熔断前后，电流真有效值由200 A降至110 A左右），可以推算甲组电容器在软启工作时电流为90 A左右（为熔断器额定电流的3.2倍，据熔断器电流－时间特性曲线，历时1～2 s熔断），延时200 ms后，10 kV Ⅰ段电容器SWN01-A03保护动作跳闸，11.149 s后本次电机启动过程结束。
3 熔断器熔断故障原因分析及处理
3.1 熔断器熔断故障原因分析
软启柜启动时保护装置故障录波谐波数据，主要为5次与7次谐波，B相电流基波为811.0 A时，5次谐波电流为139.5 A、7次谐波电流为63.4 A；电容器柜在软启动期间保护装置故障录波谐波数据，B相电流基波为49.5 A时，5次谐波电流为150.8 A，7次谐波电流为30.2 A；软启动期间，电容器柜“A组不平衡电压跳闸”后电容器柜保护装置故障录波谐波数据，B相电压畸变率由24.0%左右降至13.5%左右。总之，软启动时产生了5次与7次谐波为主的谐波电流与电压，电压总谐波畸变率达20%左右，远超《国家电网公司供电服务质量标准》（Q/GDW 10403—2021）与《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549—1993）中要求的10 kV电压总谐波畸变率4%（公共点谐波电流未采集，故未知），据理论计算分析，无功补偿柜电抗器5%的电抗率，5次及以上谐波时，总阻抗为感抗。
当系统为5次与7次谐波为主且串联电抗器的电抗率为5%时，感抗（XL）使回路特性阻抗呈感性，可阻止谐波放大，电容器流入小量谐波电流，可减小系统谐波电流。但实际情况是，系统谐波电流增大了（从电容器柜“A组不平衡电压跳闸”后电压谐波畸变率减小可知），分析认为，其原因应是谐波电抗器磁饱和使感抗减小，导致回路持性阻抗呈容性，电容器谐波电流放大，电流真有效值远超熔断器额定电流，导致熔断器熔断。
3.2 熔断器熔断故障影响分析
1）据《高压并联电容器用串联电抗器》（JB/T 5346—2014），电抗器应能在3次与5次谐波电流含量均不大于35%、总电流方均根值不大于1.2倍额定电流的情况下连续运行。而据电容器柜保护装置故障录波可知，5次与7次谐波电流含量远大于35%、总电流方均根值远大于1.2倍额定电流，超过了电抗器的过载能力。
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