電磁式電壓互感器二次側(cè)短路燃燒分析及教學(xué)應(yīng)用

摘要：分析了一例電磁式電壓互感器燃燒爆炸的原因，提出了有效整改和防范措施及其在教學(xué)方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電磁式電壓互感器 短路 事故分析

0 引言

電磁式電壓互感器使用廣泛，由于其低壓側(cè)的負(fù)載很小，接近于空載狀態(tài)，在正常工作時(shí)，當(dāng)回路中電壓或電流突然增大，勵(lì)磁電流會(huì)因飽和而突然減小，由此引起過電壓。特別在中性點(diǎn)不接地的6～35kV系統(tǒng)中，由于電壓互感器飽和而產(chǎn)生內(nèi)部過電壓事故最多，嚴(yán)重影響安全發(fā)輸變供電。

1 事故情況

某企業(yè)煤矸石發(fā)電廠發(fā)電機(jī)（6.3kV、1.5MW、3MW、3MW、6MW、6MW）與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，其中一臺(tái)6MW發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器曾4次發(fā)生燃燒爆炸事故，4次均為A相電壓互感器燃燒爆炸。

2 事故現(xiàn)象

6MW發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，投入自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置（該廠自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)屬相位補(bǔ)償型怏速自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)，型號(hào)為KFD-2），開始一切正常，約10小時(shí)后，發(fā)電機(jī)控制臺(tái)靜子電壓表在6.3kV附近劇烈擺動(dòng)，隨后便降為4kV。與此同時(shí)繼電保護(hù)裝置則發(fā)出“靜子接地”預(yù)告信號(hào)，電氣運(yùn)行人員立刻到發(fā)電機(jī)小間進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器A相被擊穿，電氣運(yùn)行人員隨后將電壓互感器一次刀閘3G斷開并檢查一次側(cè)熔斷器（RN2-10/0.5）發(fā)現(xiàn)A相熔斷器也被熔斷，在退出自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置后，一切恢復(fù)正常，由于這是該廠第一次發(fā)生這種事故，當(dāng)時(shí)推測為發(fā)電機(jī)小間潮濕引起自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器絕緣擊穿，匝間短路，并未引起足夠重視，后又發(fā)生3次這種事故，其中有一次筆者在場，當(dāng)時(shí)立即帶人到發(fā)電機(jī)小間檢查，開門即聞到膠木、絕緣漆焦糊味，同時(shí)從A相勵(lì)磁電壓互感器（單相）發(fā)出“嘶嘶”燃燒聲和間斷電弧光，在緊急切斷一切電源后，我們立即用干粉滅火器滅火。

3 事故分析

4次事故情況一樣，說明是一種原因造成的，發(fā)生第4次事故后，我們分析推測有以下4種可能：

①自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁特性不良；

②自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器鐵磁諧振過電壓；

③發(fā)電機(jī)小間潮濕引起自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器絕緣擊穿、匝間短路；

④自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷過大或短路。

發(fā)生第3次事故后，我們曾經(jīng)對一臺(tái)新更換的自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁特性進(jìn)行實(shí)測，測試過程采用互感器高壓側(cè)勵(lì)磁加壓，用精密電流表測取勵(lì)磁電流，用分壓器測量互感器高壓側(cè)電壓。具體測量結(jié)果如表1所示：

表1 自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器試驗(yàn)結(jié)果

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圖1 自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁曲線圖

從圖1中可以看出，該自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁特性線性度較好，正是該自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器在第4次事故中也被燒毀。經(jīng)過對自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁特性進(jìn)行一系列認(rèn)真分析，試驗(yàn)，自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器勵(lì)磁特性本身不存在質(zhì)量問題，即不是勵(lì)磁特性不良。第一次事故發(fā)生后，我們對所購的自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器進(jìn)行了嚴(yán)格的耐壓等高壓試驗(yàn)，一切均合格、無異常情況；由于每次發(fā)生事故，電氣運(yùn)行人員均準(zhǔn)確無誤地記錄下當(dāng)時(shí)相應(yīng)儀表的讀數(shù)及指針擺動(dòng)情況，通過對記錄的儀表的讀數(shù)及指針擺動(dòng)情況進(jìn)行認(rèn)真分析，可以肯定既不是基波諧振、高次諧波諧振也不是分次諧波諧振即自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器沒有發(fā)生鐵磁諧振過電壓。由此推測前3種可能性較小，最大可能是電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷過大或短路引起的，為了更進(jìn)一步查出事故原因，我們查閱了自動(dòng)勵(lì)磁裝置投入運(yùn)行期間發(fā)電機(jī)一些參數(shù)，通過計(jì)算、電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷并未超過額定容量。

經(jīng)過上述一系列情況，筆者經(jīng)過仔細(xì)分析，推斷為電壓互感器二次側(cè)短路所致。

圖2為發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁接線圖。圖中KXB為可控相復(fù)勵(lì)變壓器、1cb為補(bǔ)償電容器，DK1為移相電抗器，1ZK為自動(dòng)勵(lì)磁投入開關(guān)、3G為電壓互感器一次刀閘及其輔助接點(diǎn)。

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圖2 發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁接線圖

當(dāng)自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器2YH一次刀閘3G投入，自動(dòng)勵(lì)磁投入開關(guān)1ZK在工作位置，則自動(dòng)勵(lì)磁裝置投入運(yùn)行，很快補(bǔ)償電容器1cb兩端電壓為400伏，可控相復(fù)勵(lì)變壓器KXB電壓繞組與移相電抗器DK1相串聯(lián)，兩端電壓即圖2中1，12間也為400伏（該廠2YH型號(hào)為JDZC 6300/■/400/■伏）。由于移相電抗器DK1質(zhì)量存在問題，通電幾小時(shí)后，移相電抗器DK1首端即圖2中1端會(huì)出現(xiàn)接地現(xiàn)象，因此造成自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器2YH二次側(cè)A相接地短路，從而引起一次熔斷器RD熔斷、A相電壓互感器燃燒爆炸。

4 防止措施

①更換移相電器DK1（須經(jīng)長時(shí)間通400伏交流電試驗(yàn)合格）。

②在自動(dòng)勵(lì)磁電壓互感器2YH二次側(cè)加裝一組8安、400伏熔斷器。

自從采取上述兩條措施后，該廠未再出現(xiàn)類似故障。

5 教學(xué)應(yīng)用

本例電磁式電壓互感器二次側(cè)短路燃燒爆炸事故分析涉及到發(fā)電機(jī)、電磁式電壓互感器、自動(dòng)勵(lì)磁等設(shè)備故障診斷技術(shù)，涵蓋了我院多個(gè)專業(yè)已經(jīng)開設(shè)的相關(guān)課程和即將開設(shè)的相關(guān)課程，如《供配電技術(shù)》、《工廠供電技術(shù)》等教學(xué)內(nèi)容。若能以該例電磁式電壓互感器二次側(cè)短路燃燒爆炸事故分析為案例，在講授《供配電技術(shù)》、《工廠供電技術(shù)》等課程時(shí)重點(diǎn)向?qū)W生傳輸設(shè)備故障診斷邏輯分析思路，既可促進(jìn)教學(xué)方法的改革、又可促進(jìn)課程建設(shè)的改革，通過對本例電磁式電壓互感器二次側(cè)短路燃燒爆炸事故分析的理解，既可培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用電氣知識(shí)的能力，又可培養(yǎng)學(xué)生設(shè)備故障診斷分析能力，從而培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型維修技術(shù)人才。

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