一起110kV變電站35kV母線電壓互感器爆炸原因分析

黃選華　馬伊哲　付軼

摘要：本文根據一起變電站母線電壓互感器爆炸故障，結合現場故障錄波波形圖，對電壓互感器爆炸故障原因開展分析，以此提出電壓互感器對應的防范措施，以期為變電設備安全穩定運行提供一定的參考。

關鍵詞：電壓互感器 爆炸 分析 管控措施

1爆炸原因分析

某日06時33分左右，某變電站35kVⅠ段母線電壓異常（UA：20.47kV、UB：20.70kV、UC：3kV），母線上所有間隔保護裝置發“TV斷線告警”。經運行人員檢查發現，35kVⅠ段母線電壓互感器C相發生炸裂并嚴重燒蝕。

1.1后臺電壓曲線分析

如圖1所示：故障時，A相、B相電壓發生突變升高接近25kV，并保持一段時間，C相電壓降低至3kV后保持不變，判斷母線電壓互感器C相故障，隨后熔斷器熔斷，故障消除，A、B相母線電壓恢復正常，C相母線電壓保持為3kV不變。

1.2 故障錄波分析

如圖2所示：6時33分，母線C相電壓發生異常，電壓異常突變降低，A、B相電壓明顯升高，3U0不變，480ms后母線電壓互感器C相高壓熔斷器熔斷，A、B相電壓恢復正常，故障消失，C相電壓降低至3kV。故障錄波A、B、C三相電流無突變，無接地故障電流產生。排除電壓互感器爆炸之前35kVⅠ段母線發生接地故障可能。由于現場無視頻錄像，無法分析故障具體發生的原因。

1.3電壓互感器損壞原因

（1）絕緣老化。35kVⅠ段母線間隔發“計量電壓消失”的信號前，母線上線路保護均發了“接地報警”信號，判斷有可能為C相電壓互感器內部絕緣損壞導致對地擊穿放電爆炸。電壓互感器絕緣性能變差的原因主要有：一是絕緣性能不合格。二是運行條件差。

（2）鐵磁諧振。故障時電壓互感器A相、B相電壓發生突變升高接近25kV，并保持了將近10分鐘，C相電壓降低為3kV，后保持不變，3U0，3I0均為零，排除因母線接地短路故障故障導致的電壓互感器爆炸，懷疑在母線C相電壓互感器爆炸前母線發生諧振過電壓，因電壓互感器內部有缺陷，諧振過電壓使流經一次繞組的電流嚴重升高，甚至為額定電流值的數倍，導致繞組發熱，鐵耗升高，電壓互感器繞組絕緣受損，最終導致電壓互感器炸裂，熔斷器熔斷將故障隔離后A、B相母線電壓恢復正常。

（3）消諧裝置失效。消諧裝置是35kV中性點不接地電網中，電網對地連接的唯一金屬性通道，是一種高容量非線性電阻元器件，在系統中具有阻尼和限流的作用，能夠較好的限制鐵磁諧振的發生。

2防范措施

（1）強化源頭治理和檢修管理。首先選用質量合格、品質可靠、勵磁特性好的電壓互感器，確保電壓互感器運行過程中不因自身質量缺陷原因導致爆炸故障發生，從源頭上消除設備隱患。其次，應嚴格按照檢修試驗規程要求，定期開展檢修及預防性試驗相關工作，查找互感器繞組試驗異常、絕緣電阻不合格、耐壓試驗不合格、內部放電及發熱老化等缺陷，對有缺陷的設備進行維修，對不具備運行條件的設備進行更換，避免電壓互感器“帶病”運行。

（2）強化設備日常運行維護。一是在高壓室通風口加裝防塵、除濕裝置，既要防止風機送風將灰塵吹至室內，污穢堆積，又要保證室內外的空氣流通，確保設備運行環境干燥良好。二是在高壓室安裝空調，通過控制高壓室內環境溫濕度，從而避免設備受潮及環境溫度過熱老化等問題的發生。三是定期開展設備巡視維護工作，做好紅外測溫跟蹤并記錄，比對歷史溫度曲線，及時發現異常并上報缺陷處理，避免因巡視維護不到位未能及時發現設備隱患，而導致設備故障的發生。

（3）在電壓互感器一次側連接經試驗合格的消諧器。在三相電壓互感器的一次繞組的中性點連接消諧器，在發生接地故障或鐵磁諧振時，系統中性點會產生過電壓，消諧器作為感性元件，能夠與系統接地故障產生的容性電流相互抵消，減小流經故障點的容性電流，消除中性點處產生的諧振過電壓，有效保障系統電壓穩定性，要依據供電線路的長度等參數，按“過補償”方式配置消諧器。

（4）在電壓互感器二次側安裝微機消諧裝置。通過微機消諧裝置對電壓互感器的二次開口三角電壓進行監測，在開口電壓小于30V時，消諧裝置的固態繼電器（大功率消諧元件）呈高阻抗狀態（不導通），使二次系統與大地隔離，當電網有故障發生，檢測到電壓互感器二次開口電壓測量值超過30V時，消諧裝置將對故障信號進行分析計算，如故障為鐵磁諧振，將自動啟用消諧回路，使固態繼電器形成通路，通過阻尼作用消除鐵磁諧振，從而避免電壓互感器鐵芯發熱并爆炸，保護系統的穩定運行。

3結束語

系統中由于設備選型錯誤、絕緣不良、受潮腐蝕、未裝消諧裝置等原因導致的電壓互感器故障、母線失壓等問題在電網中時有發生。本文從設備選型、日常維護、檢修試驗以及消諧裝置的運用等多個角度對電壓互感器故障原因進行分析，以強化源頭治理為導向，提出對應的解決辦法，為快速查找、處理電壓互感器故障以及設備日常維護檢修管理等問題提供參考性依據。

參考文獻

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