電網(wǎng)發(fā)生間歇性單相接地時電壓互感器內(nèi)部暫態(tài)過程分析

孫鎖龍

（國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東 聊城 252400）

間歇性單相接地是非常態(tài)化的電網(wǎng)運行模式，其處于間歇性接地過程時，互感器設備內(nèi)部的電壓會發(fā)生劇烈的變化，在此，系統(tǒng)會進行相應的調(diào)整。電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地比較常見，若不對其進行維護、處理，其會產(chǎn)生巨大的問題，電路系統(tǒng)正常運行會受到嚴重阻礙?；陂g歇性單相接地情況的分析，探討電壓互感器內(nèi)部的暫態(tài)過程，了解其原理，進而為故障排除奠定良好的基礎。

1 電壓互感器概述

在系統(tǒng)中，電壓互感器主要承擔一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的連接作用，基于互感器設備的應用，若在系統(tǒng)運行中出現(xiàn)電壓值增加的情況，互感器設備內(nèi)部的鐵芯構件會發(fā)生巨大的變化，并產(chǎn)生相應的磁場反應?；陔姶鸥袘?，電網(wǎng)系統(tǒng)會產(chǎn)生二次電壓，在此過程中，若對互感器線圈匝數(shù)、電壓大小進行變動，則電磁電壓值也會發(fā)生明顯的改變，使其形成具有差異的電壓值?；诨ジ衅麟妷褐档牟煌?，按照不同的類型可以將其分為光電互感器、電子互感器、儀表互感器等。當電壓互感器處于運行狀態(tài)時，互感器設備會處于恒定空載模式，造成其阻抗持續(xù)較低?；诮拥厍闆r對互感器進行分析，若三相接地效果良好，則電網(wǎng)系統(tǒng)電壓值會比較穩(wěn)定，但若出現(xiàn)間歇性單相接地情況，則沒有接地的三相電壓值會隨之增加。通常情況下，互感器設備與電路系統(tǒng)處于串聯(lián)的狀態(tài)，單相接地會致使系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的破壞?；诨ジ衅鹘Y構特征分析，互感器中的鐵芯元件不會發(fā)生感應，因此，電路系統(tǒng)需要充足的電容量，在單相接地時，電壓會快速增加，最終會超出設備、元件的負荷能力，致使線路荷載電壓值過高，致使互感器設備出現(xiàn)故障，若情況比較嚴重，則整個電路系統(tǒng)會出現(xiàn)停電問題，影響人們的日常生產(chǎn)以及生活。

2 電壓互感器電流運行原理

基于暫態(tài)分析的方式，能夠了解互感器內(nèi)部是否處于故障情況。在對其暫態(tài)穩(wěn)定性進行分析時，需要結合變壓器類型、參數(shù)、連接情況，對設備進行暫穩(wěn)態(tài)分析。基于某家庭電路系統(tǒng)的分析，系統(tǒng)中包括3 個電勢力，在不同的電壓狀態(tài)下，線路設備的電容量值也會發(fā)生改變，可分別應用A、S、D 表示，其中性點電壓位置電容值用0 表示，在運行過程中與互感器處于對應狀態(tài)。當電網(wǎng)處于接地狀態(tài)時，若其為電容接地狀態(tài)，則互感器設備會起到橋梁的作用。在實際運行過程中，若電力系統(tǒng)的線路存在明顯的差異，則電壓值會呈現(xiàn)出些許的不同，相比較而言，絕緣層較高位置要低，電壓較高。當設備處于單相接地狀態(tài)時，系統(tǒng)的溫度會逐漸升高，甚至會造成嚴重的系統(tǒng)故障。若電網(wǎng)處于單相接地狀態(tài)，當互感器設備運行時，其發(fā)生概率也會比較高，在暫態(tài)分析過程中，對電流進行分析，對于了解故障發(fā)生率，明確故障問題具有重要價值?；陔妷夯ジ衅鞯碾娏鬟\行原理分析，明確其在處于接地狀態(tài)時的電流機理，通過暫態(tài)分析的方式，了解互感器的狀態(tài)。

3 實驗室測試電壓互感器勵磁特性

基于互感器的勵磁特性分析，對其特征進行分析，對設備運行進行涌流試驗，觀察其勵磁特性?；谠囼灠l(fā)現(xiàn)，當設備處于單相接地情況時，電流與電壓成正比例關系，若線路、設備通過電壓增加，電流也會明顯增強，但其不會表現(xiàn)出線性特征。在實驗過程中，當電壓值增加之后，其電流增長速度之間存在明顯變化時，基于勵磁涌流實驗過程中所建立的穩(wěn)態(tài)模型，電壓狀態(tài)若不同，互感器設備的涌流數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)差異，基于實驗中對電流以及電壓數(shù)值的對比，在接地情況下，互感器涌流數(shù)據(jù)提取，在飽和情況下，電壓值會逐漸變大，若電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)間歇性接地情況，對其進行暫穩(wěn)態(tài)分析，使其不會出現(xiàn)內(nèi)部故障的情況。基于實驗室對比分析，電壓與電流數(shù)據(jù)變化基于涌流數(shù)值實現(xiàn)，電波變化周期為2.3s，常數(shù)值為0.02s。

4 案例分析

（1）案例概況。莘縣公司某110kV 變電站設計為雙母線接線方式，使其處于并聯(lián)供電的狀態(tài)。在設備運行過程中，電壓過高致使設備出現(xiàn)局部溫度過高，互感器設備出現(xiàn)故障。經(jīng)過現(xiàn)場運維調(diào)查研究表明，互感器設備故障問題為保險絲熔斷，致使數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常。在電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中，記錄儀記錄了電壓的異常變化情況，以可視化數(shù)據(jù)的方式，對其進行了展示?；阡洸ㄇ€分析，數(shù)值對應此過程中的電壓與電流，基于周期的轉(zhuǎn)換，使其突變，最終變?yōu)?。在此，設備接地兩相電壓出現(xiàn)異常，電壓數(shù)值持續(xù)上升，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其處于電壓接地狀態(tài)。此外，電壓與電流處于波動狀態(tài)下，電阻出現(xiàn)異常情況。

（2）電壓、電流值分析。在此過程中，電網(wǎng)設備處于單相接地狀態(tài)，基于互感器內(nèi)部故障情況，對其進行暫態(tài)分析。單相接地電壓穩(wěn)定，但其余兩項電壓處于迅速增加的狀態(tài)，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比之后發(fā)現(xiàn)，電壓值迅速上升了4 倍以上，達到了電壓的峰值，使其處于330V。在此過程中，互感器設備必然會達到臨界點，致使互感器的鐵芯熔斷、設備出現(xiàn)故障。在故障情況下，互感器設備的勵磁電流會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯畲庞苛?，相比較正常電流而言，電流會經(jīng)過互感器設備以及熔斷器元件，基于勵磁特性，對互感器出現(xiàn)勵磁沖擊波的情況進行分析，測量當時的電流值。在此案例中，互感器穩(wěn)定電壓值為3V，此電壓值對應的電流值為0.4A，若其處于峰值，則可以達到0.5A。在設備運行時，電壓常數(shù)值為120V，電壓最高值在140V 上下?；趧畲盘匦詫ζ潆妷骸㈦娏鞯倪\行數(shù)值進行計算、推理，當電壓變化波動在0.75 倍以內(nèi)時，其通過的電流也可以達到50A，其高于標準電流100 倍以上。

當互感器設備處于單相間歇性接地時，電壓處于反復波動變化狀態(tài)下，其通過電流也處于不斷的變化過程中。若互感器設備鐵芯通過電流值達到飽和狀態(tài)時，其會產(chǎn)生無法控制的狀態(tài)，致使其達到熔斷點，設備出現(xiàn)十分嚴重的故障情況。在此案例中，電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障，其他兩相電壓會出現(xiàn)故障，致使其出現(xiàn)涌流熱效應。

（3）互感器穩(wěn)態(tài)分析結果。基于案例的分析，當電網(wǎng)處于單相接地時，對互感器設備的勵磁特征進行分析，觀察其暫穩(wěn)態(tài)的過程，發(fā)現(xiàn)其電流、電壓均處于不穩(wěn)定的波動狀態(tài)。在此過程中，可以得到以下結論。首先，若互感器設備出現(xiàn)了嚴重的故障問題，通常情況下，會伴隨著電壓與電流的波動變化，致使通過數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常?；诓⒙?lián)模型對其進行暫穩(wěn)態(tài)分析，使其能夠形成穩(wěn)態(tài)的過程，發(fā)現(xiàn)其由于電網(wǎng)設備處于單相接地狀態(tài)，致使其出現(xiàn)波動，穩(wěn)態(tài)性缺失，這是導致設備出現(xiàn)故障的機理問題。其次，在單相接地過程中，數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常，通過勵磁特性的分析，能夠了解互感器設備通過電流的情況。此外，線路系統(tǒng)處于電壓互感器切換狀態(tài)，通過互感器設備鐵芯的磁場效應，致使其在運行過程中的電流值、電壓值處于峰值，使其能夠產(chǎn)生巨大的熱量，進而導致其出現(xiàn)熔斷反應。若單相線路不處于接地狀態(tài)，中性點變化不夠穩(wěn)定，設備運行過程中的內(nèi)部電壓或處于反復變化之中，致使其產(chǎn)生暫歇氣流，最終導致設備出現(xiàn)嚴重的異常，各元件也出現(xiàn)反復的變動。所以，基于暫態(tài)穩(wěn)定性分析，若其在運行過程中出現(xiàn)間歇性單相接地故障，互感器作為測量儀表、繼電保護的傳感裝置，其會發(fā)生不穩(wěn)定的暫態(tài)過程，致使互感器通過電流、電壓均產(chǎn)生巨大的變化。通過暫態(tài)分析的方式，經(jīng)過反復的對比。計算、論證，了解互感器設備的故障機理，明確其故障的因素，能夠快速了解設備的接地狀態(tài)，對互感器設備故障因素進行排除。

5 結語

總之，電網(wǎng)中互感器設備若發(fā)生故障，則電路中的電壓、電流均會發(fā)生異常?；趩蜗嘟拥貢r的互感器內(nèi)部暫態(tài)分析，是觀察設備是否處于穩(wěn)定運行的關鍵，基于電流運行機理、電路故障機理對單相接地時的暫態(tài)情況進行分析，了解此過程中互感器的磁場效應，并觀察設備線路中性點是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過暫態(tài)分析的方式，觀察其是否處于故障狀態(tài)。