干式電流、電壓互感器燒毀原因及預防措施

蘇 野

（國網雞西供電公司，黑龍江 雞西 158100）

0 引言

在電力生產作業中，經常出現變配電站因鐵磁諧振問題導致的事故問題，如開關柜短路，過電壓保護設備損壞，電流、電壓互感器燒毀等。一旦出現上述事故問題，極易給企業帶來較為嚴重的經濟損失，對于電力體系來說，電流、電壓互感器作為較為重要的設備元件，由于具有較為關鍵的電感特性，因此，導致互感器容易與其他設備、電路等容負載元件等產生鐵磁諧振問題，對人身安全、運行系統等會造成極為嚴重的危害。

1 干式電流互感器

1.1 案例說明

以220 kV 電壓互感器遭受雷擊事件為例，事發后測量該電流互感器一次與設備外殼絕緣為零，電流互感器為對地短路狀態。運維檢修部及變電運維室相關人員對該CT 進行了解體分析，解體前電流互感器外觀完整，只有底部已經燒漏（如圖1 所示）。二次部分除受煙熏外，經導通各卷連接正常。將二次短路后，再次測量一次絕緣仍為零。將其解體后內部其他部位完好，互感器下部燒損嚴重。拆開底蓋后發現，互感器一次導體下方與底座之間僅通過2 層絕緣皮墊相隔，距離較近，且絕緣皮墊下方仍有少量水漬，水漬在底蓋凹處留存（如圖2 所示），以此可以判斷這是造成事故的故障點。

圖1 干式電流互感器燒損外觀圖

圖2 干式電流互感器燒損內部圖

1.2 干式電流互感器燒毀原因分析

通常情況下，造成干式電流互感器一次燒毀的原因有5點。1）電流互感器二次開路，產生高電壓導致電流互感器燒壞。2）電流互感器使用年限過長，絕緣老化，局部發生擊穿或放電，產生過電壓，導致電流互感器發熱燒壞。3）電流互感器一次連接鋁排接觸面氧化過重，接觸電阻過大，發熱導致電流互感器燒壞。4）用戶超負荷運行時間長，導致電流互感器發熱燒壞。5）由于專用變壓器用戶的斷路器再出現相間短路及過負荷時，斷路器不能正常跳閘，也會導致電流互感器出現燒毀現象。而案例中的燒毀原因是使用周期較長，且周身無任何膠圈等密封措施，因此極易受潮進雨，水珠堆積在底板凹陷處時，會導致一次與外殼之間的絕緣大大降低，當其他相有接地故障時一次下端與外殼絕緣擊穿，產生高溫，最終導致電流互感器燒毀。

1.3 針對燒毀原因進行的預防措施

首先，裝設看門狗斷路器，避免由于分支故障波及整條饋線出現停電現象，尤其是能保證用電側單相接地時分置斷路器能可靠跳閘，然后將計量用電流互感器接至斷路器后面，以確保計量電流互感器發生故障時，斷路器和避雷器正確動作切除故障。其次，加強用戶高壓計量電流互感器及避雷器高壓絕緣試驗，及早了解計量電流互感器絕緣老化程度，及時更換，避免出現由于計量電流互感器燒壞導致停電。最后應定期清掃用戶設備，減少污閃，避免絕緣降低。

2 電壓互感器

2.1 電壓互感器燒毀的原因

工程實踐表明，導致電壓互感器燒毀的原因較多，結合實際工作問題進行探討可發現，燒毀原因主要在于諧振，而諧振的起因較多。發生諧振現象后，電壓、電流量會明顯上升，導致設備內部產生高溫現象，從而導致了互感器燒毀問題。

2.1.1 電力系統的鐵磁諧振

某供電站在運行過程中，自設備投入使用開始，發生了多起電壓互感器燒毀問題，因此，必須及時對技術參數、操作條件等進行分析。變電站在停電后，對供電系統進行了全面檢修，恢復供電后出現了互感器燒毀的事故問題。技術人員進行了設備測試，結果表明，電壓互感器如果正常運行，電流量不會導致嚴重的燒毀事故，即互感器設備本身不存在質量缺陷。因此，懷疑燒毀的原因是系統存在問題。對于單相并聯線路圖，以IC 為電容電流、IL 為電感電流，當二者數值相同時，該線路的總電流可以認作是零，此時電感電流、電容電流的實際數值可能會較高。當電壓互感器鐵芯飽和時，電流感性容量一旦發生跳躍性的變化，便會在回路中產生電壓[1]。對整個電力系統而言，此時空載線路多、負荷小，易引發鐵磁諧振，進而會導致互感器故障。

2.1.2 接地方法不對

在電網運行過程中，在部分中性點不接地的情況下，母線系統在電網充電、放電環節中，均以YO 接線方法完成。接線構成回路后，電流會經過一次繞組，系統便會經由勵磁電感、電容等構成回路，會形成鐵磁諧振。外界加電壓后，便會形成諧波現象，結果會導致互感器的熔絲發生升溫，溫度過高后便會產生燒毀現象。

2.1.3 單相接地故障

對于電力系統而言，如果出現了單相接地故障，在未發生故障的線路區域中，電壓作為線電壓，電容電流增加，進而會導致線路電流增大，最終導致諧振。此外，對單相接地體系而言，一旦出現間歇電弧接地現象，該體系的電壓就會陡增，且遠大于額定電壓，最終的結果是導致電壓互感器設備的鐵芯飽和，電流明顯提高，互感器會發生燒毀事故。

2.1.4 倒閘操作引發互感器熔絲燒斷

倒閘操作極易引發互感器熔絲斷開，還會出現電壓表報錯的問題。一方面倒閘操作可能會引發過電壓，容易導致鐵芯飽和，另一方面，合閘時，當三相電壓不對稱，對應勵磁涌流的數值可能會不同，易引發鐵磁諧振現象。再者，三相負載不對稱會使中性點出現偏移，也會導致互感器燒毀問題[2]。

2.2 電壓互感器燒毀的預防對策

2.2.1 采用中性點不接地的方法

在操作環節中，電力系統可能會發生單相接地故障，易引發互感器故障。借助中性點不接地的方法可進行解決，但是這一方法可能會導致三相電壓失衡，指示線路出現接地故障。此外，中性點在電壓過高的情況下，可能出現承受不住的狀況[3]。因此，建議借助消諧器、電阻接地法進行處理，以此來有效降低電壓。

2.2.2 合理控制電壓互感求燒毀的因素

在中性點不接地情況下，發生單相弧光接地事故的概率高，因此，必須合理控制外部損壞因素，降低單相弧光接地事故的發生概率。通過合理提升電網絕緣性可達到這一目標。此外，必須合理選擇一次側熔斷器。目前國內常見的熔絲為一般熔絲，并不具有限流、滅弧的功效。一旦設備出現故障問題，極易導致大規模斷電。對于10 kV 電壓互感器而言，建議選擇RN2 熔斷器，將鎳鉻材料當做熔絲，實現電流的有效控制。

2.2.3 饋供線路的合理投入

結合工程實踐可以發現，積極投入饋供線路可有效降低諧振出現的概率。必要時可先投入一條空線路，從而達到改變容性電流的目的，降低諧振事故發生概率。必須積極對電網工作人員進行培訓。對于電網企業的工作人員而言，必須積極進行機械工作經驗、事故教訓的總結，保證操作順序、運行方法的可靠性。必須加強熔絲更換步驟的規范化處理。一旦電網發生異常狀況，相關作業人員必須保持頭腦清醒，結合表象進行問題分析，保證高效排除故障[4]。必要時還可借助電壓互感器設備進行避雷設備的合理安裝，降低鐵芯飽和概率，在母線上安裝電容器也可預防諧振現象發生。

3 結語

綜上所述，電力對于社會經濟發展具有直接作用，是影響各行各業經濟建設的重要因素。因此，必須重視電流、電壓互感器燒毀問題。業內學者針對這一問題已經進行了較為深入的研究，結果表明，造成電流、電壓互感器燒毀的原因較多，對應的解決措施也較為豐富，可借助中性點不接地的方法進行處理。積極選擇性能良好的電流、電壓互感器，并加強饋供線路的合理投入，積極做好相關人員的培訓工作，這樣可以明顯降低互感器燒毀事故的發生概率，保證設備的安全運行。