分析一起電壓互感器燒毀及一次保險(xiǎn)熔斷故障特征及起因

作者/李多玲，國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司

分析一起電壓互感器燒毀及一次保險(xiǎn)熔斷故障特征及起因

作者/李多玲，國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司

電壓互感器燒毀與一次保險(xiǎn)熔斷故障對整個(gè)電力系統(tǒng)的順利運(yùn)行具有極大的制約作用，停電檢修將會(huì)對電力系統(tǒng)造成眾多不必要的損失?；诖?，本文就電壓互感器燒毀及一次保險(xiǎn)熔斷故障展開相關(guān)分析，首先對電壓互感器燒毀故障的特征和原因進(jìn)行了有效分析，然后提出了相應(yīng)的防范方法

電壓互感器；燒毀故障；保險(xiǎn)熔斷故障

前言

在中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)非有效接地的系統(tǒng)當(dāng)中，存在諧振過電壓與間歇性弧光電壓，由于這兩種過電壓的作用，系統(tǒng)常常發(fā)生電壓互感器燒毀或一次保險(xiǎn)熔斷故障，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量與運(yùn)行效益。因此，細(xì)致分析電壓互感器燒毀及一次保險(xiǎn)熔斷故障的起因，并提出相應(yīng)的解決辦法，對穩(wěn)定電力系統(tǒng)的日常運(yùn)行具有重要意義。

1.電壓互感器燒毀故障特征及起因

■1.1 故障特征

某供電公司的35kV ××變電站，在2012年發(fā)生了電壓互感器燒毀故障。發(fā)生故障的是10kV供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)行方式為中性不接地方式，單母線運(yùn)行，使用的電壓互感器型號為JDZJ–12，這是澆筑式單相電壓互感器。線路接地后，致使C相電壓的數(shù)值迅速升高，電壓互感器兩端的電流達(dá)到最大值，中性點(diǎn)位置發(fā)生了變化，產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，使電弧發(fā)生短路，引發(fā)三相短路接地故障。在10kV線路長期接地后，燒毀了一只電壓互感器與一只高壓側(cè)熔斷器，還燒毀了線路系統(tǒng)中型號為LXQ2–10消諧阻尼器。

■1.2 故障原因

對于中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)來講，中性點(diǎn)是絕緣的，因此，當(dāng)配電網(wǎng)的對地電容相對較小時(shí)，地磁互感器便很容易引發(fā)鐵磁諧振，在三相電路中，任何一相電路與地面接觸，都會(huì)使另外兩相的電壓迅速升高。在間歇性弧光接地現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，鐵磁諧振現(xiàn)象會(huì)在第一次弧光接地后發(fā)生，當(dāng)線路中發(fā)生第二次弧光諧振之后，則會(huì)產(chǎn)生諧振過壓的現(xiàn)象，使線路中電壓的數(shù)值為額定電壓數(shù)值的3倍，尤其是在對地電容較小的網(wǎng)路中，就極易導(dǎo)致電壓互感器燒毀。在接地故障發(fā)生后，如果沒能得到及時(shí)的處理，便會(huì)加重鐵磁諧振現(xiàn)象，破壞設(shè)備的絕緣性，如果是單相弧光接地后，或產(chǎn)生弧光接地過電壓，電壓的數(shù)值為額定電壓值的4倍。

10kV電路系統(tǒng)中，單相接地時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其余兩相的電壓增大31/2倍，流經(jīng)電壓互感器的電壓為線路中傳輸?shù)碾妷海陔妷撼掷m(xù)增大的同時(shí)，線路中的電流數(shù)值會(huì)持續(xù)升高，有可能導(dǎo)致熔絲熔斷。

故障發(fā)生后，相關(guān)工作人員對設(shè)備進(jìn)行了隔離處理，到故障現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際的勘察，并翻閱了大量的施工圖紙與設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的線路中，接線的方法存在失誤，造成10kV線路中中性點(diǎn)接地線的消諧器發(fā)生了短路，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，消諧器為發(fā)揮相應(yīng)的作用。與此同時(shí)，工作人員通過分析過電壓保護(hù)啟動(dòng)動(dòng)作的數(shù)據(jù)，以及互感器異常擊穿的現(xiàn)象，判斷出此次故障發(fā)生的原因是安裝方法不科學(xué)，致使弧光接地過電壓增大，燒毀電壓互感器。

■1.3 防范方法

首先，有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)備的檢查力度，依據(jù)國家電網(wǎng)設(shè)立的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，檢測三相電壓互感器的伏案特性，在特性保持一致的情況下，才可以投入使用。為保證輸電線路中不發(fā)生諧振現(xiàn)象，需要保證電壓互感器在線路中的電壓為額定過電壓1.9倍的情況下，電流的數(shù)值遠(yuǎn)小于額定電流的數(shù)值[1]。

其次，工作人員需要采用相應(yīng)的措施，避免電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象，為此，可以用電容式電壓互感器代替10kV母線中的電磁式電壓互感器，由于被燒毀的電壓互感器是半絕緣的互感器，把線路中的互感器全部更換為全絕緣式變壓器之后，不僅會(huì)提升系統(tǒng)的絕緣性能，還可以使變壓器對地呈現(xiàn)容性，這樣就可以有效減少電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象，保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。值得注意的是，當(dāng)配電網(wǎng)對地電容小時(shí)，工作人員通過估算互感器的對地電容，發(fā)現(xiàn)這種情況也會(huì)引發(fā)鐵磁諧振，應(yīng)當(dāng)在電路中使用阻止較大的電阻，使高壓中性點(diǎn)在接地時(shí)，受到電阻阻值的影響，減少鐵磁諧振現(xiàn)象的發(fā)生。

最后，也可以按照網(wǎng)路運(yùn)行的規(guī)律，在電路系統(tǒng)中電流大小約為10A的情況下，將消弧線圈安裝于接地系統(tǒng)中，同時(shí)令其時(shí)刻保持過補(bǔ)償運(yùn)行狀態(tài)，以此來確保線路單相接地時(shí)，產(chǎn)生的電弧可以自動(dòng)消失，避免出現(xiàn)弧光接地過電壓現(xiàn)象，避免發(fā)生電壓互感器燒毀的故障。

2.保險(xiǎn)熔斷故障特征及起因

■2.1 故障特征

在某變電站#0站，型號為CSC–241C的電壓互感器發(fā)生斷線后，電壓互感器在線路的運(yùn)行中，未能發(fā)揮相應(yīng)的作用，相關(guān)工作人員在對系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析與檢測之后，發(fā)現(xiàn)線路的兩端均沒有異常現(xiàn)象存在，母線電壓的數(shù)值符合正常的標(biāo)準(zhǔn)，最后，確定互感器發(fā)生故障的原因是C相一次保險(xiǎn)熔斷[2]。

■2.2 故障原因

高壓保險(xiǎn)熔斷產(chǎn)生故障的原因主要分為三種，分別為：系統(tǒng)故障、操作故障、互感器自身故障。在500kV變電站中，所有的備用電源系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含的儲(chǔ)能元件種類較多，既包括電容元件，又包括電感元件，由于此系統(tǒng)具有暫態(tài)特性，因此，很容易產(chǎn)生站用電系統(tǒng)發(fā)生故障。當(dāng)沖擊電流流經(jīng)電壓互感器、線路中的電流大于額定電流值或者是網(wǎng)路中產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓時(shí)，都容易引起高壓保險(xiǎn)熔斷故障。

線路中鐵磁諧振過電壓容易引發(fā)互感器保險(xiǎn)熔斷故障，產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓的主要原因有：（1）電壓互感器的中性點(diǎn)與地表直接接觸；（2）網(wǎng)路中性點(diǎn)對地絕緣；（3）外界因素的不利影響。在500kV線路中，當(dāng)備用電源的系統(tǒng)滿足上述條件后，就會(huì)在電路系統(tǒng)中發(fā)揮備用電源的作用，這類線路傳輸?shù)木嚯x較長，而且大部分處于雷區(qū)，因此很容易發(fā)生單相故障，進(jìn)而鐵磁諧振發(fā)生的幾率較高。除此之外，在沖擊電壓的作用下，當(dāng)電抗的數(shù)值特別大時(shí)，流經(jīng)沖擊波頭的電流較小，此時(shí)互感器受電流的沖擊較大，也容易發(fā)生熔斷故障[3]。

■2.3 防范方法

為有效防止線路發(fā)生熔斷故障，工作人員可以把非線性電阻安裝在一次繞組中性點(diǎn)與地表之間，這就相當(dāng)于把電阻接入了電壓互感器的每一側(cè)，使用這種方法，不僅可有效減少電壓互感器發(fā)生電磁諧振現(xiàn)象，還能夠?qū)﹄妷夯ジ衅骰芈分械牡皖l飽和電流的大小進(jìn)行合理的控制。通常情況下，流經(jīng)非線性電阻的電流為10mA，該電阻的阻值與互感器額定電抗的比值大于0.06，也就是說，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電阻值的大小R≥0.06Xm，這樣可有效減少電磁諧振，安裝非線性電阻值時(shí)的電氣示意圖如圖1所示。

圖1 非線性電阻值的安裝示意圖

除此之外，還要提高保險(xiǎn)的容量，如果僅使用上述方法，不能對雷擊引發(fā)的熔斷故障進(jìn)行防護(hù)，在線路遭到雷擊后，會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，流入電壓互感器的入口，進(jìn)而產(chǎn)生電磁諧振，造成保險(xiǎn)熔斷故障。工作人員可適當(dāng)提高保險(xiǎn)的容量，使其從0.5A增加到1A與2A之間。這時(shí)，當(dāng)線路單相接地后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)起保護(hù)動(dòng)作，使流經(jīng)故障側(cè)高壓保險(xiǎn)的電流數(shù)值為0 A，這種情況下，0.5A與1A高壓保險(xiǎn)的效果相同，不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。所以說，適當(dāng)提高保險(xiǎn)容量，有利于防范熔斷故障，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.總結(jié)

通過相關(guān)分析，能夠明確電壓互感器的熔斷器質(zhì)量與一次保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)對相應(yīng)故障的影響作用，進(jìn)而提出適當(dāng)選擇熔斷器、加裝一次消諧線圈與二次消諧線圈的解決方案，以達(dá)到避免電壓互感器燒毀與避免熔斷器反復(fù)熔斷的效果。在未來的研究過程中，應(yīng)重視對電壓互感器燒毀與一次保險(xiǎn)熔斷故障的綜合研究，最大程度解決相應(yīng)質(zhì)量事故。

＊ [1]楊德浩.從一起電壓互感器燒毀事故談鐵磁諧振的防范[J].農(nóng)村電工,2017,2504:29-30.

＊ [2]劉曉芳,黃錚.500kV變電站(換流站)備用電源高壓保險(xiǎn)熔斷故障原因分析及治理措施[J].廣東科技,2016,2502:34-35.

＊ [3]劉曉芳,黃錚.500kV變電站(換流站)備用電源高壓保險(xiǎn)熔斷故障原因分析及治理措施[J].廣東科技,2016,2502:34-35.