電磁式電壓互感器絕緣損壞

林 平

（陜西省地方電力集團有限公司 榆林電力分公司，陜西 榆林 719000）

0 引 言

為了保證10 kV和35 kV非有效接地系統運行的合理性和接地電壓互感器的運行效果，整合設備具體應用流程，建立完整的絕緣管理模式，從而提升運行合理性。

1 具體案例

本文以TJ變配電室爆炸案為例，在2017年年末，配電室發生小型爆炸，伴有濃煙，使得室內的SF6報警器報警。當地管理部門勘查現場后發現，室內35 kV PT柜（I段和II段）的柜門均被炸壞，并且伴有嚴重的變形問題。另外，對應的C相高壓保險密封基底座也被炸毀，PT柜因為發熱出現了嚴重的鼓包現象，部分二次設備的線路被燒毀。為了進一步分析事故原因，相關部門調取運行曲線，諧振出現和消失圖像如圖1所示。

圖1 諧振出現和消失

一方面，分析相關故障錄波器波形圖可知，母線三相電壓出現了諧振現象，觸發了相應設備的PT斷線報警器，盡管后續母線三相電壓恢復正常，但是對在線電壓造成了影響。另一方面，結合負荷變化及錄波圖的信息可知，三相電壓同時升高本身即是高次諧波諧振的表現，加之中性點出現在高次諧波位移電壓，當其和工頻電壓形成疊加后，就會造成過電壓問題[1]。

針對負荷變化參數，相關操作人員進行了停電操作。在諧振出現階段，由于電壓波動，電壓互感器繞組長時間處于過電流運行狀態，甚至存在分頻諧波的情況，使得鐵芯飽和情況明顯，造成了嚴重的發熱現象。而在第二天再次出現諧振情況后，電磁式電壓互感器最終不堪重負，出現了C相母線直接接地的情況，使得互感器燒毀和爆炸[2]。

2 電磁式電壓互感器絕緣損壞產生原因分析

為了避免電磁式電壓互感器絕緣損壞造成的不良影響，工作人員要結合實際情況和運行狀態分析其產生問題的原因，從普遍因素中總結后續處理工作的方式，一定程度上避免事故的發生。

2.1 感抗和容抗

對于電磁式電壓互感器系統而言，感抗數值和容抗數值若是達到0.18～0.68，就會出現系統基頻和高頻等諧振現象。此外，10 kV和35 kV線路系統運行工作時，系統帶負荷數值較小或者處于空載狀態會造成容抗數值和感抗數值的逼近[3]。

電感L本身是鐵芯結構，其最大的應用特性表示在基礎數值并非常量數值，需要結合磁滯曲線進行判斷。另外，電壓變化會造成電感數值的變化，雖然系統中的電阻數值和電容數值均為常數，但在相關因素的共同作用下難免會出現問題。整個電磁式電壓互感器內部系統處于頻率較為穩定的狀態，電阻數值和電容數值是常數，感抗數值就會直接由磁滯曲線和負荷參數決定。若是整個系統所處空間的電壓數值出現變化，則電感數值也會隨之變化，使得系統參數大幅度改變。電壓數值的變化主要是由操作過電壓和間歇性弧光接地等情況導致的。綜上所述，感抗數值和容抗數值在相應作用下逐漸逼近，最后誘發整個系統所處環境出現參數諧振，從而增加了事故發生的概率[4]。

2.2 中性點非有效接地

對于電磁式電壓互感器系統而言，中性點非有效接地會造成絕緣受損。這主要是因為單相接地故障（如圖2所示）出現后，整個電網的電壓參數及相位若是不變，其故障相的電壓則會驟降，甚至直接至“0”，對應的非故障相電壓數值升高[5]。而在故障結束后，非接地相過電壓期間出現的問題并沒有得到緩解，這部分電荷會呈現中性點非有效接地的情況。與此同時，對電壓互感器的高壓繞組放電處理，電流就會呈現出流入大地的狀態[6]。

圖2 系統接地故障示意圖

另外，電壓瞬變過渡過程中，非有效接地相的電壓互感器一次性繞組結構會出現和整個系統運行不匹配的峰值電流，使得電磁式電壓互感器系統內部的鐵芯處于飽和狀態。對應的勵磁電流數值也會增大，使得感抗數值和參數數值異常，最終燒毀保險，影響電磁式電壓互感器絕緣效果，形成危險事故。此外，在中性點非有效接地系統中還存在主變結構和配變結構接地效果不佳的問題，尤其是三相電磁式電壓互感器。系統中，電壓互感器是對地放電的關鍵載體，若是不能建立合理的電流處理機制，必然會出現多次斷續放電的問題，使得互感器內部因為放電劇烈造成燒毀[7]。

3 電磁式電壓互感器絕緣損壞處理措施

為了從根本上提高電磁式電壓互感器絕緣效果，要結合其運行狀態落實相應的處理措施，并且針對可能存在的隱患問題建立相匹配的處理方案，全面提升綜合管控效果，整合具體應用效率[8]。

3.1 并聯微機二次消諧

在電磁式電壓互感器絕緣系統管理工作中，要結合其應用要求，集中減少系統中基頻問題和分頻諧振問題，避免其產生過電壓或者是間歇性弧光接地。主要解決方式是在電磁式電壓互感器的開口位置并聯微機，以完成二次消諧的目的。電壓互感器若是出現諧振過電壓，就能借助微機相應軟件有效切換電阻參數，最大程度上實現二次零序繞組的短接處理，保證勵磁磁勢的合理性，從根本上避免諧振過電壓問題產生的影響。

并聯微機進行二次消諧主要是借助相應的方式避免諧振電壓對整個系統運行造成的影響。但是，該方式在實際應用中無法有效遏制間歇性弧光接地，若是系統中的電容持續性對電壓互感器形成放電作用，那么這種方式的調節效果就會大打折扣，因此要結合實際運行環境進行應用[9]。

3.2 串接金屬氧化物電阻

一般選取的是氧化鋅非線性電阻，串接在電壓互感器一次繞組的中性點位置，尤其是在阻值數據較為匹配的狀態下，能夠有效控制諧振過電壓和間歇性弧光接地發生的放電電流。這種處理方式對于電磁式電壓互感器系統的二次諧振處理效果并不明顯。

操作人員在全面分析具體應用情況后，應選取匹配的金屬氧化物電阻，并結合電磁式電壓互感器運行要求，保證絕緣效果滿足預期，從根本上提高運行安全性和穩定性[10]。

3.3 有效限制諧振過電壓

為了避免電磁式電壓互感器絕緣損壞問題，工作人員不僅需要限制鐵磁諧振過電壓，有效建構完整的控制規劃和應用方案，保證綜合改進效果，還要對電磁式電壓互感器進行絕緣試驗，測定繞組直流電阻、鐵芯螺栓絕緣電阻、極性、變比以及空載電流等數據，以保證相應數據符合要求。

首先，盡量減少外界較為強烈的擾動和沖擊。一般是在中性段直接連入非線性閥片，有效起到阻隔的作用，避免鐵磁諧振過電壓問題對整個系統運行效果造成影響，提升應用管控的基本效率。其次，結合電磁式電壓互感器應用要求，盡量選取勵磁性能較好的互感器。這需要相關管理人員從源頭進行材質的調研和分析，從根本上避免運行出現問題。或者是依據實際情況，更改為電容式電壓互感器，從而降低危害和故障率。最后，結合電磁式電壓互感器系統運行環境，在電壓互感器開口三角形繞組的位置增設對應的阻尼電阻，確保互感器的磁感抗數值能在規定的數據范圍內，有效提升其運行的安全性。與此同時，依據運行標準設置對應的保護自動裝置，合理應用投切電容器組，在發現異常情況時不僅能夠提出告警，還能有效破壞諧振的條件，合理性避免系統出現過電壓現象，維持其應用效率。

4 結 論

要想提升電磁式電壓電壓互感器的應用效果，工作人員需要結合實際環境和應用規范，確保具體操作工序的合理性，并且利用對應的設施降低諧振和過電壓造成的威脅，在二次系統負荷性質不斷發生變化的情況下，綜合考量多元因素，共同維持電磁式電壓電壓互感器的運行質量，避免安全事故的發生。