單相接地引起10kV母線電壓互感器燒毀事故的研究

鄒光濤 胡曉斌 龔石磊

摘要：在10kV配單線路運行的過程中，一旦出現(xiàn)母線電壓互感器燒毀的事故，不僅會對配電電網(wǎng)產生危害，還會威脅到相關變電設備的運行安全，進而影響到人們的正常用電，因此必須采取有效的措施預防此類事故的發(fā)生。本文將結合實例探究如何有效的預防因單相接地故障引起的10kV母線電壓互感器燒毀事故。

關鍵詞：10kV配電線路；單相接地；電壓互感器

前言：

當前階段，在我國10kV配電線路中，主要采用的是中點不接地或是消弧線圈接地的運行方式，一旦中性點不接地網(wǎng)絡出現(xiàn)了單相接地，很容易出現(xiàn)弧光引發(fā)諧振過電壓，從而對配電網(wǎng)絡的安全運行造成嚴重的負面影響。因此必須預先做好防范措施，如此才能最大程度的降低故障發(fā)生的風險。

1.10kV配電線路單相接地故障對電壓互感器的危害分析

1.1電壓互感器

電壓互感器是一種用于變換配電線路電壓的設備，和變壓器相似，但是二者的作用卻存在一定的差異。變壓器是為電能輸送服務，而電壓互感器的作用則是為供電線路中的測量儀表和繼電保護裝置進行供電，同時測量線路的電壓、功率以及電能等參數(shù)。此外，一旦配電線路出現(xiàn)故障，電壓互感器還可以為相關變電設備提供一定的保護。

電壓互感器是由兩個裝在鐵心的繞組構成，分別是一次繞組和二次繞組。兩個繞組以及鐵心三者之間都存在絕緣，進行電氣隔離。在電壓互感器運行的過程中，一次繞組并聯(lián)在配電線路上，二次繞組并聯(lián)接儀表或是繼電器。在運行的過程中，一旦發(fā)生單相接地，中性點會出現(xiàn)位移，電壓互感器開口三角的端子間就會出現(xiàn)零序電壓使繼電器動作，以此實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的良好保護。

1.2單相接地故障對變電設備的危害

單相接地故障多發(fā)生在10kV以及35kV等低壓配電系統(tǒng)中，是指三相交流供電系統(tǒng)中的一根相線和大地成等電位狀態(tài)，都是“零”，會產生龐大的瞬時電流。這一故障普遍發(fā)生在潮濕或是多雨的天氣。樹障、單相斷線、小動物的危害等因素都會導致此類故障的發(fā)生。

10kV配電線路在出現(xiàn)單相接地故障后，變電站10kV的母線上的電壓互感器檢測不到電流，則是會在開口三角形上產生零序電壓、電流增加等，如果運行的時間過長，就會導致電壓互感器的損壞。單相接地故障后，也有可能會出現(xiàn)諧振過電壓的情況。諧振過電壓是正常電壓的幾倍大小，因此嚴重的話會對變電設備的絕緣保護裝置產生危害，造成變電設備絕緣部分的擊穿，從而導致重大事故的發(fā)生。

2.實際案例分析

2.1事故概況

2017年8月2日，某地變電站主變壓器開關跳閘，檢修及繼保人員到現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，10kVII母線C相電壓互感器擊穿燒毀，三相熔斷器熔管炸裂；II母三相避雷器、A相及B相電壓互感器、PT柜內一次連接排、互感器中性點消諧器外觀檢查無異常。開關柜帶電顯示裝置通電檢查顯示正確，柜內照明檢查正常，說明刀閘（主刀、地刀）至帶電顯示裝置的二次接線無燒損，照明回路二次接線也無燒損。PT柜門內部有煙熏痕跡，無變形。

當時10kVI母線和II母線并列運行，10kV廬中線開關由于A相線路有接地跳閘，重合閘成功，但接地故障仍在，二次跳閘。

2.2事故原因分析

當10kV配電線路發(fā)生接地故障后，由于10kVI母線和II母線并列運行，則10kVI母線和II母線的電壓互感器非故障相（B、C相）電壓升高到線電壓，由于II母線C相電壓互感器材質較差，鐵芯飽和特性一般，電壓升高到線電壓后，C相互感器鐵芯可能出現(xiàn)飽和，當感抗下降到一定程度，等于容抗時，剛將滿足串聯(lián)諧振條件，電壓互感器中勵磁電流急劇增加，互感器內部產生過電壓，在高壓熔斷器未及時熔斷的情況下，就會導致C相互感器擊穿燒毀事故。而C相互感器擊穿燒毀的同時，導致主變壓器開關跳閘，10kV失壓。

通過對本次線路單相接地電壓互感器擊穿燒毀事故的分析可知，在事故過程中，母線電壓互感器中性點安裝的消諧器并未發(fā)揮出應用的作用。同時電壓互感器材質存在缺陷也是導致事故的原因之一。一般情況下，若線路出現(xiàn)穩(wěn)定性單相接地時，如果電壓互感器材質較好，鐵芯飽和特性良好，則互感器的勵磁電感不會發(fā)生明顯變化，即不會發(fā)生串聯(lián)諧振，這種情況下系統(tǒng)是允許運行1-2小時的。如電壓互感器的鐵芯飽和特性一般，非故障相的電壓升高到線電壓后，非故障相互感器鐵芯可能出現(xiàn)飽和，當感抗下降到一定程度，等于容抗時，剛將滿足串聯(lián)諧振條件，電壓互感器中勵磁電流急劇增加，互感器內部產生過電壓，在高壓熔斷器未及時熔斷的情況下，就會導致互感器擊穿燒毀事故。

3.預防措施分析

通過對上述10kV配電線路單相接地引起電壓互感器燒毀的原因分析，可以有針對性的制定相應的防范措施。具體內容如下：

3.1加強對電壓互感器電磁諧振的防范

首先，加強對設備的檢查。尤其實在高溫環(huán)境或是高負荷運行的情況下，一定要對設備的運行狀況進行實時監(jiān)測掌握，并采取通風等降溫措施保障設備的安全運行。同時，在進行電壓互感器相關備件選購的過程中，要對其質量進行嚴格的檢查，適當?shù)膮⒖紡S家的市場信譽。定期聘請廠家對配電網(wǎng)絡進行測試，及時發(fā)展和處理諧波問題。此外，也可以在電壓互感器靠口繞組段安裝二次消諧裝置。若是10kV配電網(wǎng)絡的對地電容較小，可以結合電壓互感器的組數(shù)和網(wǎng)絡對地電容進行一定的估算，采取將高壓中性點電阻接地的方式預防可能出現(xiàn)的諧振現(xiàn)象。

3.2加強對新投運設備的檢查力度

在新的電壓互感器設備采購時，要嚴格的按照國家電網(wǎng)頒布的18反措的要求對設備的伏安特性進行檢查，并確認在1.9倍額定相電壓下，電流是否會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，如此就可以在一定程度上減少諧振出現(xiàn)的風險。此外，電氣設備的更新和改造需要具備專業(yè)資質的施工隊伍進行安裝作業(yè)，嚴格按照電氣裝置安裝工程的標準，做好線路連接的檢查和校對工作，避免對設備后續(xù)的運行造成負面影響。

3.3提高工作人員的業(yè)務能力

在10kV配電線路事故發(fā)生之后，相關工作人員必須通過一系列的試驗對事故發(fā)生的具體原因進行明確，為后續(xù)的修復工作奠定堅實的基礎。若是在故障和事故發(fā)生之后，盲目的要求廠家更換產品，不僅沒有徹底的消除故障，還會導致?lián)p失的進一步擴大。因此，必須通過專業(yè)化的技術培訓活動提高工作人員的業(yè)務能力，使其能夠根據(jù)事故現(xiàn)場的實際情況進行正確的處理。

3.4其它預防方法

對配電線路定期進行巡視，主要檢查導線與樹木、建筑物的距離，電桿頂端是否有鳥窩，導線在絕緣子中的綁扎或固定是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔、拉線螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導線弧垂是否過大或過小等。對配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設備應定期進行絕緣測試，不合格的應及時更換。對配電變壓器定期進行試驗，對不合格的配電變壓器進行維修或更換。在農村配電線路上加裝分支熔斷器，縮小故障范圍，減少停電面積和停電時間，有利于快速查找故障點。在配電線路上使用高一電壓等級的絕緣子，提高配電網(wǎng)絕緣強度。

結語：通過本文對10kV配電線路單相接地引起的電壓互感器燒毀事故的分析可知，當前階段我國電網(wǎng)運行的過程中仍舊存在很多的疏漏，對此，一方面要加強新型技術的開發(fā)研究，另一方面則要進一步強化管理監(jiān)控，如此將事故遏制在萌芽階段，保障輸電線路的安全運行，為用戶提供更加優(yōu)質的供電服務。

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