一起雷擊線路導致母線電壓互感器熔斷器熔斷事件的原因分析及應急措施

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，能可靠保護設備的安全運行?，F結合一起雷擊線路導致母線電壓互感器高壓側熔斷的案例，開展原因分析，并針對10 kV母線電壓消失對設備的影響，給出了現場快速應急處理措施，供變電站運維人員參考。

關鍵詞：電壓互感器;高壓熔斷器;原因分析;應急措施

0? ? 引言

電壓互感器是變電站重要的電氣設備，工作時將高電壓轉化為低電壓，實現保護、測量、計量等功能。對10 kV中性點經小電阻接地系統，電壓互感器一次側裝設高壓熔斷器。當電壓互感器內部故障或系統接地故障過電壓時，高壓熔斷器熔斷實現故障點的切斷，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母線電壓消失對設備的影響，給出相應的應急處理措施。

1? ? 事件案例概況

2020-04-22T17：46：07，調度監控告知某變電站（圖1，500開關熱備用）#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，告警信號不能復歸。運維人員現場檢查#1母線一次設備運行正常，相關設備的斷路器位置正常，51PT開關小車位置正常。后臺監控機顯示#1主變變低及母線饋線有負荷電流，#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，沒有發生跳閘。檢查#1母線的保護裝置告警燈亮，顯示有負荷電流，裝置報PT斷線，保護裝置電壓消失。相關計量表計電壓消失。檢查500分段備自投裝置告警燈亮，#1母線電壓消失，備自投充電狀態指示僅方式二（#2母線暗備用狀態）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，現場檢查發現51PT一次熔斷器三相熔斷。運維人員更換51PT三相一次熔斷器，由修試專業人員辦理工作票開展51PT高壓試驗，試驗結果合格。

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）互感器內部線圈發生匝間、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）系統發生鐵磁諧振。中性點經小電阻接地系統中，由于發生單相接地，母線或線路的電容與電壓互感器電感構成振蕩回路，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，發現701出線有兩次短暫的零序啟動復歸，持續時間分別約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。后臺監控系統收到短時的10 kV #1母線接地告警信號動作復歸（表1）。

事后修試專業人員對51PT一次進行檢查和高壓試驗，沒有發現任何異常，表明51PT本身沒有故障。51PT二次回路空氣開關沒有跳閘，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的非線性電感元件參數從而發生鐵磁諧振。鐵磁諧振是電網中大量非線性電感元件在正常狀態下工作在勵磁特性的非飽和區，但在暫態過程中，電感工作狀態會躍變到飽和區，電感上電壓或其中通過電流突然異常上升[1]，導致51PT一次熔斷器三相熔斷。

3? ? 應急處理措施

3.1? ? 10 kV母線電壓消失對設備的影響分析

（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，電度表將無法準確計量。

（2）10 kV相關保護可以正常運行。各饋線、站用、接地變為不帶方向的純過流保護，與電壓無關，保護測量電壓消失僅影響后臺監控，電容器保護配置有低電壓保護，會經電流閉鎖，因此運行電容器失壓時保護不會誤動作。

（3）影響監控和電壓調整，無法監測電壓質量。保護測量電壓消失，會影響VQC的正常工作，閉鎖調壓，影響用戶電壓質量監測。無法監測用戶電力是否合格，降低了電壓質量及供電可靠性，無法調節變壓器分接開關和無功自動控制系統。

（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視，如短時間無法修復，將導致10 kV母線不能分段運行，需改變運行方式，導致主變變低負荷電流增大，影響供電可靠性。

3.2? ? 高壓熔斷器一次熔斷時現場處理措施

當發生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荷電流，如負荷電流正常，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）及時向調度匯報檢查情況，相應調整10 kV母線運行方式，將10 kV母線由分列轉并列運行，PT二次并列。但需要評估并列運行后主變變低是否會出現過負荷、系統短路電流過大等因素的影響。

（4）申請將故障的母線PT轉檢修，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，結合設備運行情況分析熔斷原因。

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

4? ? 結語

當發生10 kV母線PT電壓消失現象時，運維人員需要及時檢查PT二次電壓的運行情況。結合后臺監控機告警信號、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，制定現場應急處理措施，保證電網設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。