10kV電壓互感器燒毀原因剖析及對(duì)策

楊鐵龍

漳浦供電有限公司，福建漳州 363200

0 引言

在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，電壓互感器由于產(chǎn)品質(zhì)量原因、二次過載，間歇性弧光接地過電壓，電感設(shè)備鐵心的磁路飽和作用激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓，經(jīng)常導(dǎo)致電壓互感器燒毀或使高壓熔絲熔斷。本文針對(duì)漳浦電網(wǎng)投運(yùn)的幾起型號(hào)UNE10-SIII的電壓互感器燒毀原因分析，通過現(xiàn)場解剖，提出加強(qiáng)防范及改進(jìn)措施，并在運(yùn)行中取得良好的效果。

1 故障概述

公司幾個(gè)110kV變電站10kV母線電壓互感器的型號(hào)為UNE10-SIII，采用二次消諧，消諧裝置型號(hào)為WNXⅢ-10/B，投運(yùn)一段時(shí)間內(nèi)，PT高壓熔絲燒斷頻繁，甚至幾臺(tái)PT本體燒毀，給運(yùn)行帶來極大的不便。電壓互感器燒毀的過程如下：

1）產(chǎn)品編號(hào)2529、1070送電后時(shí)間不長燒毀；

2）產(chǎn)品編號(hào)1068、0069、1070配組使用，送電時(shí)1070燒毀，現(xiàn)場急需送電，更換5846與沒有燒毀的兩臺(tái)產(chǎn)品同組運(yùn)行，運(yùn)行一段時(shí)間均內(nèi)燒毀；

2 初步分析

理論和實(shí)際表明，電壓互感器燒毀的直接原因是內(nèi)部過電流引起發(fā)熱，主要有以下幾方面：

1）質(zhì)量問題：由于在制造過程中存在氣泡和氣隙等絕緣弱點(diǎn)、鐵心疊片及繞制工藝不過關(guān)等，使電壓互感器絕緣長期處于高溫下運(yùn)行，加速老化而擊穿，進(jìn)而發(fā)生繞組匝間短路，電流驟增，本體燒毀；

2）電壓互感器二次過載、一、二次電流較大，造成PT內(nèi)部繞組發(fā)熱增加，特別是二次繞組匝間和相間短路時(shí)，出現(xiàn)較大的短路電流，線圈發(fā)熱更加嚴(yán)重，甚至燒毀；

3）系統(tǒng)發(fā)生單相間歇電弧接地時(shí)出現(xiàn)過電壓，可達(dá)正常電壓的3倍～3.5倍，使電壓互感器的鐵芯飽和，勵(lì)磁電流急劇增加，引起高壓熔絲熔斷或燒壞互感器；

4）電壓互感器是典型的非線性電感元件，與電網(wǎng)對(duì)地電容形成鐵磁諧振并聯(lián)回路，也可能和其他電氣設(shè)備的電容形成串聯(lián)諧振回路，在一定外界條件的激發(fā)條件下，某種原因造成的中性點(diǎn)位移等，從而發(fā)生諧振，電壓互感器的內(nèi)部一次繞組不可避免的通過很大的容性電流使電壓互感器燒毀。

3 解剖及分析結(jié)果

為查證是否質(zhì)量問題，同廠家對(duì)燒毀的電壓互感器進(jìn)行現(xiàn)場解剖，結(jié)果如下：

1）產(chǎn)品編號(hào)1068、0069、5846剖開后可以看到一次繞組內(nèi)部線圈的漆包線及層間絕緣從內(nèi)到外均勻燒毀，漆包線表面絕緣漆皮脫落，露出裸露銅線，層間絕緣（電容器紙）已經(jīng)粉化，線圈的主絕緣及二次繞組則完好無損；一次繞組也無疊匝現(xiàn)象，樹脂澆注內(nèi)部也未發(fā)現(xiàn)氣孔及雜質(zhì)等缺陷。

從一次繞組均勻損壞程度上分析，應(yīng)屬于系統(tǒng)發(fā)生了典型的鐵磁諧振過電壓最終導(dǎo)致電壓互感器燒毀，鐵磁諧振過電壓是目前國內(nèi)35kV及中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中常見且造成事故最多的一種內(nèi)部過電壓。當(dāng)進(jìn)行某些操作導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)突變時(shí)，如出現(xiàn)單相接地故障、補(bǔ)償電容器的投切、拉合隔離開關(guān)及跌落式熔斷器熔斷，投切空載線路及系統(tǒng)參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍虻仁闺妷夯ジ衅鞯蔫F芯嚴(yán)重飽和，電壓互感器的勵(lì)磁阻抗與系統(tǒng)的對(duì)地電容形成非線性諧振回路，由于回路參數(shù)及外界激發(fā)條件的不同，可能造成分頻、工頻和高頻鐵磁諧振過電壓，特別是分頻過電壓，電壓互感器的勵(lì)磁電流甚至可以達(dá)到額定勵(lì)磁電流的百倍以上，極大的勵(lì)磁電力將燒壞熔絲或引起電壓互感器嚴(yán)重過熱，進(jìn)而冒油、燒毀或爆炸，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2）產(chǎn)品編號(hào)2529、1070表面燒毀嚴(yán)重，從內(nèi)到外樹脂有很大的裂紋，剖開后可以看到一次繞組其內(nèi)部線圈的漆包線及層間絕緣從內(nèi)到外燒毀，漆包線表面絕緣皮脫落，露出裸銅線，層間絕緣（電容器紙）已經(jīng)粉化；線圈的主絕緣及二次繞組也均勻燒毀；一次繞組也無疊匝現(xiàn)象，樹脂澆注內(nèi)部也未發(fā)現(xiàn)氣孔及雜質(zhì)等缺陷。

從線圈的主絕緣及二次繞組均勻燒毀上分析，應(yīng)屬于二次短路或二次過載問題?，F(xiàn)場查證，計(jì)量人員將長腳營變一饋線柜電能表拆回校驗(yàn)，重新裝上后，造成電壓回路短路。為保障電壓互感器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，投運(yùn)前應(yīng)加強(qiáng)電壓二次回路的檢查。

4 加強(qiáng)防范及改進(jìn)措施

1）采用二次開口三角兩端接入電阻或微機(jī)消諧器，其等效于在電壓互感器開口三角并接一電阻，電阻相當(dāng)于接到電源變壓器的中性點(diǎn)上，電阻越小，越能抑制諧振的發(fā)生。若電阻為零，即將開口三角兩端短接，相當(dāng)于電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地，諧振就不會(huì)發(fā)生，此方案在抑制諧振過電壓并對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)中性點(diǎn)有很好的作用，但當(dāng)XCO/XLO＜＜0.01時(shí)就不能很好抑制過電流，燒毀電壓互感器或使一次高壓熔絲熔斷，而且該方式不能抑制基頻或分頻諧振；

2）在電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器，這種措施除了能限制電壓互感器中的電流，特別是限制在單相接地恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生涌流，避免頻繁熔斷熔斷器，非線性電阻器在低電壓下電阻較大，還能有效的抑制系統(tǒng)發(fā)生的鐵磁諧振，對(duì)于系統(tǒng)三相電容嚴(yán)重不對(duì)稱或電壓互感器一次非全相熔斷器燒斷等異常情況均可有效消諧，保障相關(guān)設(shè)備安全；

3）采用4臺(tái)PT組合的接線方式而設(shè)計(jì)的抗鐵磁諧振電壓互感器，高壓中性點(diǎn)經(jīng)單相電壓互感器接地，使電壓互感器的電感在外激發(fā)條件下不發(fā)生改變，即不具備諧振發(fā)生的條件，此方法只限柜體空間允許。

上述第2種、第3種方法在電力系統(tǒng)運(yùn)行中均得到證實(shí)，也是國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的抑制措施，針對(duì)柜體的具體現(xiàn)狀，推薦使用電壓互感器中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器的方法；此方法有可能提高零序電壓，但可在一次中性點(diǎn)加裝三次濾波器或開口三角加裝PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻，前者可使零序電壓控制在1V～2V，后者可使零序電壓控制在10V內(nèi)。

5 結(jié)論

對(duì)漳浦電網(wǎng)發(fā)生電壓互感器燒毀的變電站采用中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器，取消二次消諧，運(yùn)行至今未發(fā)生熔絲熔斷及本體燒毀事故；同時(shí)，在枕頭山變電站10kV II段母線采用4臺(tái)PT組合的接線方式而設(shè)計(jì)的抗鐵磁諧振電壓互感器，運(yùn)行正常，取得了良好的成效。

[1]周和平.中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)消除電壓互感器鐵磁諧振的措施[J].中國電力，1993.