變電站10 kV母線PT故障原因及防范

林 劍 ，余建華 ，黃海鯤

（1.福建省三明電業局，福建 三明 365000；2.福建省電力科學研究院，福建 廈門 350007）

0 引言

目前變電站10 kV母線PT均安裝了二次微機消諧器，抑制諧振過電壓并穩定系統中性點，但當XCO/XLO＜＜0.01時不能很好抑制過電流，仍會出現燒毀電壓互感器或使一次高壓保險熔斷器熔斷的問題，應綜合考慮電網系統運行方式變化對系統情況的影響進行分析。

1 故障現象

玉華變電站主變壓器在運行狀態，10 kV帶桃村Ⅰ、Ⅱ回兩路出線。桃村Ⅰ回帶有部分負荷，10 kV桃村Ⅱ回963線路空載。10 kVⅠ段母線PT二次開口三角處加裝二次消諧器。

玉華變電站10 kVⅠ段母線PT分別于2009年8月8日、8月18日、2010年2月1日損壞，均為10 kV系統母線電壓異常告警，各相電壓輪流上升為線電壓（表1），高壓熔絲熔斷。PT有燒焦味、表面完好，互感器一次對二次及地絕緣正常，二次與二次之間絕緣正常，一次繞組電阻變小、空載無法測出，PT一次線圈內部燒毀。

2 故障分析

2.1 故障查找

故障發生時10 kV帶桃村Ⅰ、Ⅱ回兩路出線未發現線路接地，2009年7月測量10 kV帶桃村Ⅰ、Ⅱ回兩路電容電流為2.1 A。

二次短路或二次過載問題。根據以上情況分析，PT發生的燒毀現象，主要集中在一次高壓部分，如二次部分無損傷，可以證明不屬于二次短路或二次過載問題。

產品質量問題。如果是產品本身質量問題，一次繞組有疊匝現象，樹脂澆注有氣孔缺陷，一次繞組的漆包線絕緣皮及層間絕緣有局部擊穿現象不會出現一次絕緣均勻燒毀。

表1 U、V、W相電壓變化 kV

鐵磁諧振問題。電壓互感器是典型的非線性電感（鐵心線圈）元件，與電網線路對地電容形成鐵磁諧振并聯回路，也可能和其它電器設備的電容形成串聯諧振回路，在一定的外界激發條件下，由于某種原因造成的中性點位移等，從而發生諧振，因此電壓互感器的內部一次繞組不可避免地通過了很大的容性電流使電壓互感器燒毀。

2.2 原因分析

技術人員對故障PT返廠，將燒毀電壓互感器放置在專用互感器高溫固化爐內，箱內恒溫200～220℃ ，時間為6 h。將燒毀電壓互感器取出，用專用的木錘和扁鏟將互感器表面樹脂鑿下，待鑿到一次繞組時，將一次繞組表面的樹脂清理干凈，查看線圈表面均完好無損,沒有出現線圈燒毀痕跡。然后采用扁鏟縱向切剖，剖開后可以看到一次繞組內部線圈的漆包線及層間絕緣從內到外均勻燒毀,漆包線表面絕緣漆皮脫落,露出裸露銅線,層間絕緣（δ0.1 PMP電容器紙）已經粉化（圖1）。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象，樹脂澆注內部也無未發現氣孔及雜質等缺陷。

圖1 故障PT解體情況

根據上述現象：1）二次繞組完好無損，可以證明不屬于二次短路或二次過載問題。2）一次繞組損壞程度均勻，無事故引發點，可以證明不屬于電壓互感器和線圈本身局部缺陷造成。3）通過表1電壓數據波動情況及產品的一次繞組均勻損壞程度上分析，應屬于系統發生了典型的鐵磁諧振，使電壓互感器的鐵心嚴重飽和，電壓互感器的激磁阻抗與系統的對地電容將形成非線性諧振回路，互感器的勵磁電流甚至可達到額定勵磁電流的百倍以上，極大的激磁電流引起電壓互感器嚴重過電壓最終導致電壓互感器燒毀。

經對10 kV桃村Ⅰ回出線負荷情況檢查，平時10kV桃村Ⅰ回與將樂公司110kV水南變10kV母線連接，熱備用不帶負荷。故障發生時，因110kV水南變110 kV部分檢修，10 kV負荷由10 kV桃村Ⅰ回帶。經了解故障發生時110 kV水南變10 kV饋線發現接地。

2010年2月9日測量220 kV玉華變10 kV母線電容電流為16.3 A（連110 kV水南變饋線）。據此可以認為110 kV水南變110 kV檢修，10 kV饋線轉由玉華變10 kV帶桃村Ⅰ帶，造成電容電流超過規程電容電流不得大于10A規定，因110kV水南10 kV饋線接地單相短路，較大的電容電流發生間歇性電弧故障，較高的故障過電壓使玉華變10 kV母線PT的鐵磁電感飽和，發生鐵磁諧振，進而造成PT燒毀。

3 防范及改進措施

雖然在玉華變電站10 kV母線PT二次開口三角兩端接入二次微機消諧器，此方案在抑制諧振過電壓并對穩定系統中性點有很好的作用，但當XCO/XLO＜＜0.01時就不能很好抑制過電流，燒毀電壓互感器或使一次高壓保險熔斷器熔斷，而且該方式不能抑制基頻或分頻諧振。

在玉華變10 kV母線PT高壓側中性點串聯LXQ型Sic非線性消諧電阻器。此種方法不僅能很好的限制在單相接地恢復時產生的涌流，避免頻繁熔斷熔斷器，還能較有效的抑制系統發生的鐵磁諧振，保證相關設備安全。

在在玉華變10 kV母線安裝消弧線圈，在玉華變10 kV帶桃村Ⅰ帶110 kV水南變10 kV饋線時投入，抑制電容電流，防止諧振發生。

4 結語

三明電業局于2010年4月完成了措施整改，玉華變10 kV母線PT至今運行正常，未再發生故障。目前變電站10 kV母線PT均安裝了二次微機消諧器，但此方案對于抑制鐵磁諧振未能起到有效作用。在測量電容電流時應考慮在最大方式下測量，才能及時掌握電容電流情況。在故障分析及采取防范措施時，應考慮系統全部運行方式的情況，才能有效分析出故障原因及時采取有效措施。