一起雷擊線路導(dǎo)致母線電壓互感器熔斷器熔斷事件的原因分析及應(yīng)急措施

黃楊明 胡長國 林浩勤 王從龍

摘要：電壓互感器配置高壓熔斷器，能可靠保護設(shè)備的安全運行。現(xiàn)結(jié)合一起雷擊線路導(dǎo)致母線電壓互感器高壓側(cè)熔斷的案例，開展原因分析，并針對10 kV母線電壓消失對設(shè)備的影響，給出了現(xiàn)場快速應(yīng)急處理措施，供變電站運維人員參考。

關(guān)鍵詞：電壓互感器;高壓熔斷器;原因分析;應(yīng)急措施

0? ? 引言

電壓互感器是變電站重要的電氣設(shè)備，工作時將高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓，實現(xiàn)保護、測量、計量等功能。對10 kV中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，電壓互感器一次側(cè)裝設(shè)高壓熔斷器。當(dāng)電壓互感器內(nèi)部故障或系統(tǒng)接地故障過電壓時，高壓熔斷器熔斷實現(xiàn)故障點的切斷，縮小故障影響范圍，保證電壓互感器正常運行。本文針對一起線路故障導(dǎo)致母線電壓互感器高壓熔斷器熔斷事件案例進行原因分析，并針對10 kV母線電壓消失對設(shè)備的影響，給出相應(yīng)的應(yīng)急處理措施。

1? ? 事件案例概況

2020-04-22T17：46：07，調(diào)度監(jiān)控告知某變電站（圖1，500開關(guān)熱備用）#1母線51PT遙測電壓消失，#1母線所有運行的饋線及電容器保護裝置發(fā)出交直流電源告警信號，#1主變保護裝置、分段500備自投保護裝置告警動作，告警信號不能復(fù)歸。運維人員現(xiàn)場檢查#1母線一次設(shè)備運行正常，相關(guān)設(shè)備的斷路器位置正常，51PT開關(guān)小車位置正常。后臺監(jiān)控機顯示#1主變變低及母線饋線有負(fù)荷電流，#1母線電壓三相顯示均為0。檢查#1母線51PT二次接線小室保護、測量計量空開正常合上狀態(tài)，沒有發(fā)生跳閘。檢查#1母線的保護裝置告警燈亮，顯示有負(fù)荷電流，裝置報PT斷線，保護裝置電壓消失。相關(guān)計量表計電壓消失。檢查500分段備自投裝置告警燈亮，#1母線電壓消失，備自投充電狀態(tài)指示僅方式二（#2母線暗備用狀態(tài)）充電。初步判斷51PT一次熔斷器三相熔斷。

2020-04-22T18：37：27，運維人員將#1母線51PT小車搖至檢修位置，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)51PT一次熔斷器三相熔斷。運維人員更換51PT三相一次熔斷器，由修試專業(yè)人員辦理工作票開展51PT高壓試驗，試驗結(jié)果合格。

2? ? 原因分析

一般來說，電壓互感器一次熔斷器熔斷常見原因有以下三種：

（1）互感器內(nèi)部線圈發(fā)生匝間、層間或相間短路及一相接地故障。

（2）電壓互感器一次、二次回路故障，可能造成電壓互感器過流。

（3）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中，由于發(fā)生單相接地，母線或線路的電容與電壓互感器電感構(gòu)成振蕩回路，引起諧振，造成電壓互感器過壓、過流。

51PT故障時為雷雨天氣，運行人員聽到變電站附近雷聲很大，檢查饋線保護裝置，發(fā)現(xiàn)701出線有兩次短暫的零序啟動復(fù)歸，持續(xù)時間分別約66 ms和47 ms。饋線零序過流保護整定的動作時間為1.2 s，保護不滿足動作時間。后臺監(jiān)控系統(tǒng)收到短時的10 kV #1母線接地告警信號動作復(fù)歸（表1）。

事后修試專業(yè)人員對51PT一次進行檢查和高壓試驗，沒有發(fā)現(xiàn)任何異常，表明51PT本身沒有故障。51PT二次回路空氣開關(guān)沒有跳閘，二次回路故障可能性也很小。這次事件是由于雷擊線路單相接地故障沖擊時改變了系統(tǒng)的非線性電感元件參數(shù)從而發(fā)生鐵磁諧振。鐵磁諧振是電網(wǎng)中大量非線性電感元件在正常狀態(tài)下工作在勵磁特性的非飽和區(qū)，但在暫態(tài)過程中，電感工作狀態(tài)會躍變到飽和區(qū)，電感上電壓或其中通過電流突然異常上升[1]，導(dǎo)致51PT一次熔斷器三相熔斷。

3? ? 應(yīng)急處理措施

3.1? ? 10 kV母線電壓消失對設(shè)備的影響分析

（1）影響電量計量，造成電量損失。電度表的電能計量電壓消失后，電度表將無法準(zhǔn)確計量。

（2）10 kV相關(guān)保護可以正常運行。各饋線、站用、接地變?yōu)椴粠Х较虻募冞^流保護，與電壓無關(guān)，保護測量電壓消失僅影響后臺監(jiān)控，電容器保護配置有低電壓保護，會經(jīng)電流閉鎖，因此運行電容器失壓時保護不會誤動作。

（3）影響監(jiān)控和電壓調(diào)整，無法監(jiān)測電壓質(zhì)量。保護測量電壓消失，會影響VQC的正常工作，閉鎖調(diào)壓，影響用戶電壓質(zhì)量監(jiān)測。無法監(jiān)測用戶電力是否合格，降低了電壓質(zhì)量及供電可靠性，無法調(diào)節(jié)變壓器分接開關(guān)和無功自動控制系統(tǒng)。

（4）影響10 kV分段備自投裝置。如#1母線保護電壓消失，因#1主變變低電流有流，分段備自投不滿足失壓無流條件不會動作。#2母線暗備用條件依然充電有效，即#1主變變低電流消失時備自投裝置會正確動作。#1母線暗備用放電，#2母線失壓時備自投將不會動作。

（5）影響供電可靠性。由于#1母線電壓不能有效監(jiān)視，如短時間無法修復(fù)，將導(dǎo)致10 kV母線不能分段運行，需改變運行方式，導(dǎo)致主變變低負(fù)荷電流增大，影響供電可靠性。

3.2? ? 高壓熔斷器一次熔斷時現(xiàn)場處理措施

當(dāng)發(fā)生10 kV母線電壓消失故障時，主要從以下方面進行快速判斷和處理。

（1）觀察變低及各饋線負(fù)荷電流，如負(fù)荷電流正常，可以確定母線PT失壓是由于電壓互感器原因造成的。

（2）測量PT空開的二次電壓判別故障類別。首先檢查PT柜各繞組的空開是否跳閘。用數(shù)字萬用表測量PT的各繞組電壓空開前后二次電壓，如果空開前測量無電壓，可以判定PT一次失壓;如果空開前測量電壓正常，空開后測量沒有電壓，可以判定是PT二次回路造成的失壓。

（3）及時向調(diào)度匯報檢查情況，相應(yīng)調(diào)整10 kV母線運行方式，將10 kV母線由分列轉(zhuǎn)并列運行，PT二次并列。但需要評估并列運行后主變變低是否會出現(xiàn)過負(fù)荷、系統(tǒng)短路電流過大等因素的影響。

（4）申請將故障的母線PT轉(zhuǎn)檢修，取下PT一次高壓保險熔斷器，測量熔斷器是否開路。如果開路，需要立即更換相同額定電流的一次熔斷器并對PT本體開展高壓試驗，排查PT內(nèi)部繞組故障可能。

（5）同時檢查饋線保護裝置是否有啟動信息，結(jié)合設(shè)備運行情況分析熔斷原因。

（6）10 kV母線PT恢復(fù)供電后，檢查受電壓影響的10 kV分段備自投是否正常充電。

4? ? 結(jié)語

當(dāng)發(fā)生10 kV母線PT電壓消失現(xiàn)象時，運維人員需要及時檢查PT二次電壓的運行情況。結(jié)合后臺監(jiān)控機告警信號、保護裝置運行狀況、PT二次回路、天氣情況等綜合分析PT高壓熔斷器熔斷原因，制定現(xiàn)場應(yīng)急處理措施，保證電網(wǎng)設(shè)備可靠供電和安全運行。

[參考文獻]

[1] 張青.PT高壓熔斷器熔斷的原因及處理方法淺析[J].技術(shù)與市場，2013（7）：152.

收稿日期：2020-08-26

作者簡介：黃楊明（1970—），男，廣東茂名人，高級技師，研究方向：繼電保護運行與維護。