10kV電壓互感器燒毀原因剖析及對策

楊鐵龍

漳浦供電有限公司，福建漳州 363200

0 引言

在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，電壓互感器由于產(chǎn)品質(zhì)量原因、二次過載，間歇性弧光接地過電壓，電感設(shè)備鐵心的磁路飽和作用激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓，經(jīng)常導(dǎo)致電壓互感器燒毀或使高壓熔絲熔斷。本文針對漳浦電網(wǎng)投運(yùn)的幾起型號UNE10-SIII的電壓互感器燒毀原因分析，通過現(xiàn)場解剖，提出加強(qiáng)防范及改進(jìn)措施，并在運(yùn)行中取得良好的效果。

1 故障概述

公司幾個(gè)110kV變電站10kV母線電壓互感器的型號為UNE10-SIII，采用二次消諧，消諧裝置型號為WNXⅢ-10/B，投運(yùn)一段時(shí)間內(nèi)，PT高壓熔絲燒斷頻繁，甚至幾臺PT本體燒毀，給運(yùn)行帶來極大的不便。電壓互感器燒毀的過程如下：

1）產(chǎn)品編號2529、1070送電后時(shí)間不長燒毀；

2）產(chǎn)品編號1068、0069、1070配組使用，送電時(shí)1070燒毀，現(xiàn)場急需送電，更換5846與沒有燒毀的兩臺產(chǎn)品同組運(yùn)行，運(yùn)行一段時(shí)間均內(nèi)燒毀；

2 初步分析

理論和實(shí)際表明，電壓互感器燒毀的直接原因是內(nèi)部過電流引起發(fā)熱，主要有以下幾方面：

1）質(zhì)量問題：由于在制造過程中存在氣泡和氣隙等絕緣弱點(diǎn)、鐵心疊片及繞制工藝不過關(guān)等，使電壓互感器絕緣長期處于高溫下運(yùn)行，加速老化而擊穿，進(jìn)而發(fā)生繞組匝間短路，電流驟增，本體燒毀；

2）電壓互感器二次過載、一、二次電流較大，造成PT內(nèi)部繞組發(fā)熱增加，特別是二次繞組匝間和相間短路時(shí)，出現(xiàn)較大的短路電流，線圈發(fā)熱更加嚴(yán)重，甚至燒毀；

3）系統(tǒng)發(fā)生單相間歇電弧接地時(shí)出現(xiàn)過電壓，可達(dá)正常電壓的3倍～3.5倍，使電壓互感器的鐵芯飽和，勵(lì)磁電流急劇增加，引起高壓熔絲熔斷或燒壞互感器；

4）電壓互感器是典型的非線性電感元件，與電網(wǎng)對地電容形成鐵磁諧振并聯(lián)回路，也可能和其他電氣設(shè)備的電容形成串聯(lián)諧振回路，在一定外界條件的激發(fā)條件下，某種原因造成的中性點(diǎn)位移等，從而發(fā)生諧振，電壓互感器的內(nèi)部一次繞組不可避免的通過很大的容性電流使電壓互感器燒毀。

3 解剖及分析結(jié)果

為查證是否質(zhì)量問題，同廠家對燒毀的電壓互感器進(jìn)行現(xiàn)場解剖，結(jié)果如下：

1）產(chǎn)品編號1068、0069、5846剖開后可以看到一次繞組內(nèi)部線圈的漆包線及層間絕緣從內(nèi)到外均勻燒毀，漆包線表面絕緣漆皮脫落，露出裸露銅線，層間絕緣（電容器紙）已經(jīng)粉化，線圈的主絕緣及二次繞組則完好無損；一次繞組也無疊匝現(xiàn)象，樹脂澆注內(nèi)部也未發(fā)現(xiàn)氣孔及雜質(zhì)等缺陷。

從一次繞組均勻損壞程度上分析，應(yīng)屬于系統(tǒng)發(fā)生了典型的鐵磁諧振過電壓最終導(dǎo)致電壓互感器燒毀，鐵磁諧振過電壓是目前國內(nèi)35kV及中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中常見且造成事故最多的一種內(nèi)部過電壓。當(dāng)進(jìn)行某些操作導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)突變時(shí)，如出現(xiàn)單相接地故障、補(bǔ)償電容器的投切、拉合隔離開關(guān)及跌落式熔斷器熔斷，投切空載線路及系統(tǒng)參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍虻仁闺妷夯ジ衅鞯蔫F芯嚴(yán)重飽和，電壓互感器的勵(lì)磁阻抗與系統(tǒng)的對地電容形成非線性諧振回路，由于回路參數(shù)及外界激發(fā)條件的不同，可能造成分頻、工頻和高頻鐵磁諧振過電壓，特別是分頻過電壓，電壓互感器的勵(lì)磁電流甚至可以達(dá)到額定勵(lì)磁電流的百倍以上，極大的勵(lì)磁電力將燒壞熔絲或引起電壓互感器嚴(yán)重過熱，進(jìn)而冒油、燒毀或爆炸，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2）產(chǎn)品編號2529、1070表面燒毀嚴(yán)重，從內(nèi)到外樹脂有很大的裂紋，剖開后可以看到一次繞組其內(nèi)部線圈的漆包線及層間絕緣從內(nèi)到外燒毀，漆包線表面絕緣皮脫落，露出裸銅線，層間絕緣（電容器紙）已經(jīng)粉化；線圈的主絕緣及二次繞組也均勻燒毀；一次繞組也無疊匝現(xiàn)象，樹脂澆注內(nèi)部也未發(fā)現(xiàn)氣孔及雜質(zhì)等缺陷。

從線圈的主絕緣及二次繞組均勻燒毀上分析，應(yīng)屬于二次短路或二次過載問題。現(xiàn)場查證，計(jì)量人員將長腳營變一饋線柜電能表拆回校驗(yàn)，重新裝上后，造成電壓回路短路。為保障電壓互感器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，投運(yùn)前應(yīng)加強(qiáng)電壓二次回路的檢查。

4 加強(qiáng)防范及改進(jìn)措施

1）采用二次開口三角兩端接入電阻或微機(jī)消諧器，其等效于在電壓互感器開口三角并接一電阻，電阻相當(dāng)于接到電源變壓器的中性點(diǎn)上，電阻越小，越能抑制諧振的發(fā)生。若電阻為零，即將開口三角兩端短接，相當(dāng)于電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地，諧振就不會發(fā)生，此方案在抑制諧振過電壓并對穩(wěn)定系統(tǒng)中性點(diǎn)有很好的作用，但當(dāng)XCO/XLO＜＜0.01時(shí)就不能很好抑制過電流，燒毀電壓互感器或使一次高壓熔絲熔斷，而且該方式不能抑制基頻或分頻諧振；

2）在電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器，這種措施除了能限制電壓互感器中的電流，特別是限制在單相接地恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生涌流，避免頻繁熔斷熔斷器，非線性電阻器在低電壓下電阻較大，還能有效的抑制系統(tǒng)發(fā)生的鐵磁諧振，對于系統(tǒng)三相電容嚴(yán)重不對稱或電壓互感器一次非全相熔斷器燒斷等異常情況均可有效消諧，保障相關(guān)設(shè)備安全；

3）采用4臺PT組合的接線方式而設(shè)計(jì)的抗鐵磁諧振電壓互感器，高壓中性點(diǎn)經(jīng)單相電壓互感器接地，使電壓互感器的電感在外激發(fā)條件下不發(fā)生改變，即不具備諧振發(fā)生的條件，此方法只限柜體空間允許。

上述第2種、第3種方法在電力系統(tǒng)運(yùn)行中均得到證實(shí)，也是國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的抑制措施，針對柜體的具體現(xiàn)狀，推薦使用電壓互感器中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器的方法；此方法有可能提高零序電壓，但可在一次中性點(diǎn)加裝三次濾波器或開口三角加裝PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻，前者可使零序電壓控制在1V～2V，后者可使零序電壓控制在10V內(nèi)。

5 結(jié)論

對漳浦電網(wǎng)發(fā)生電壓互感器燒毀的變電站采用中性點(diǎn)串聯(lián)LXQ型Sic非線性消諧電阻器，取消二次消諧，運(yùn)行至今未發(fā)生熔絲熔斷及本體燒毀事故；同時(shí)，在枕頭山變電站10kV II段母線采用4臺PT組合的接線方式而設(shè)計(jì)的抗鐵磁諧振電壓互感器，運(yùn)行正常，取得了良好的成效。

[1]周和平.中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)消除電壓互感器鐵磁諧振的措施[J].中國電力，1993.