電磁式電壓互感器絕緣損壞

林 平

（陜西省地方電力集團有限公司 榆林電力分公司，陜西 榆林 719000）

0 引 言

為了保證10 kV和35 kV非有效接地系統(tǒng)運行的合理性和接地電壓互感器的運行效果，整合設備具體應用流程，建立完整的絕緣管理模式，從而提升運行合理性。

1 具體案例

本文以TJ變配電室爆炸案為例，在2017年年末，配電室發(fā)生小型爆炸，伴有濃煙，使得室內(nèi)的SF6報警器報警。當?shù)毓芾聿块T勘查現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)35 kV PT柜（I段和II段）的柜門均被炸壞，并且伴有嚴重的變形問題。另外，對應的C相高壓保險密封基底座也被炸毀，PT柜因為發(fā)熱出現(xiàn)了嚴重的鼓包現(xiàn)象，部分二次設備的線路被燒毀。為了進一步分析事故原因，相關部門調(diào)取運行曲線，諧振出現(xiàn)和消失圖像如圖1所示。

圖1 諧振出現(xiàn)和消失

一方面，分析相關故障錄波器波形圖可知，母線三相電壓出現(xiàn)了諧振現(xiàn)象，觸發(fā)了相應設備的PT斷線報警器，盡管后續(xù)母線三相電壓恢復正常，但是對在線電壓造成了影響。另一方面，結合負荷變化及錄波圖的信息可知，三相電壓同時升高本身即是高次諧波諧振的表現(xiàn)，加之中性點出現(xiàn)在高次諧波位移電壓，當其和工頻電壓形成疊加后，就會造成過電壓問題[1]。

針對負荷變化參數(shù)，相關操作人員進行了停電操作。在諧振出現(xiàn)階段，由于電壓波動，電壓互感器繞組長時間處于過電流運行狀態(tài)，甚至存在分頻諧波的情況，使得鐵芯飽和情況明顯，造成了嚴重的發(fā)熱現(xiàn)象。而在第二天再次出現(xiàn)諧振情況后，電磁式電壓互感器最終不堪重負，出現(xiàn)了C相母線直接接地的情況，使得互感器燒毀和爆炸[2]。

2 電磁式電壓互感器絕緣損壞產(chǎn)生原因分析

為了避免電磁式電壓互感器絕緣損壞造成的不良影響，工作人員要結合實際情況和運行狀態(tài)分析其產(chǎn)生問題的原因，從普遍因素中總結后續(xù)處理工作的方式，一定程度上避免事故的發(fā)生。

2.1 感抗和容抗

對于電磁式電壓互感器系統(tǒng)而言，感抗數(shù)值和容抗數(shù)值若是達到0.18～0.68，就會出現(xiàn)系統(tǒng)基頻和高頻等諧振現(xiàn)象。此外，10 kV和35 kV線路系統(tǒng)運行工作時，系統(tǒng)帶負荷數(shù)值較小或者處于空載狀態(tài)會造成容抗數(shù)值和感抗數(shù)值的逼近[3]。

電感L本身是鐵芯結構，其最大的應用特性表示在基礎數(shù)值并非常量數(shù)值，需要結合磁滯曲線進行判斷。另外，電壓變化會造成電感數(shù)值的變化，雖然系統(tǒng)中的電阻數(shù)值和電容數(shù)值均為常數(shù)，但在相關因素的共同作用下難免會出現(xiàn)問題。整個電磁式電壓互感器內(nèi)部系統(tǒng)處于頻率較為穩(wěn)定的狀態(tài)，電阻數(shù)值和電容數(shù)值是常數(shù)，感抗數(shù)值就會直接由磁滯曲線和負荷參數(shù)決定。若是整個系統(tǒng)所處空間的電壓數(shù)值出現(xiàn)變化，則電感數(shù)值也會隨之變化，使得系統(tǒng)參數(shù)大幅度改變。電壓數(shù)值的變化主要是由操作過電壓和間歇性弧光接地等情況導致的。綜上所述，感抗數(shù)值和容抗數(shù)值在相應作用下逐漸逼近，最后誘發(fā)整個系統(tǒng)所處環(huán)境出現(xiàn)參數(shù)諧振，從而增加了事故發(fā)生的概率[4]。

2.2 中性點非有效接地

對于電磁式電壓互感器系統(tǒng)而言，中性點非有效接地會造成絕緣受損。這主要是因為單相接地故障（如圖2所示）出現(xiàn)后，整個電網(wǎng)的電壓參數(shù)及相位若是不變，其故障相的電壓則會驟降，甚至直接至“0”，對應的非故障相電壓數(shù)值升高[5]。而在故障結束后，非接地相過電壓期間出現(xiàn)的問題并沒有得到緩解，這部分電荷會呈現(xiàn)中性點非有效接地的情況。與此同時，對電壓互感器的高壓繞組放電處理，電流就會呈現(xiàn)出流入大地的狀態(tài)[6]。

圖2 系統(tǒng)接地故障示意圖

另外，電壓瞬變過渡過程中，非有效接地相的電壓互感器一次性繞組結構會出現(xiàn)和整個系統(tǒng)運行不匹配的峰值電流，使得電磁式電壓互感器系統(tǒng)內(nèi)部的鐵芯處于飽和狀態(tài)。對應的勵磁電流數(shù)值也會增大，使得感抗數(shù)值和參數(shù)數(shù)值異常，最終燒毀保險，影響電磁式電壓互感器絕緣效果，形成危險事故。此外，在中性點非有效接地系統(tǒng)中還存在主變結構和配變結構接地效果不佳的問題，尤其是三相電磁式電壓互感器。系統(tǒng)中，電壓互感器是對地放電的關鍵載體，若是不能建立合理的電流處理機制，必然會出現(xiàn)多次斷續(xù)放電的問題，使得互感器內(nèi)部因為放電劇烈造成燒毀[7]。

3 電磁式電壓互感器絕緣損壞處理措施

為了從根本上提高電磁式電壓互感器絕緣效果，要結合其運行狀態(tài)落實相應的處理措施，并且針對可能存在的隱患問題建立相匹配的處理方案，全面提升綜合管控效果，整合具體應用效率[8]。

3.1 并聯(lián)微機二次消諧

在電磁式電壓互感器絕緣系統(tǒng)管理工作中，要結合其應用要求，集中減少系統(tǒng)中基頻問題和分頻諧振問題，避免其產(chǎn)生過電壓或者是間歇性弧光接地。主要解決方式是在電磁式電壓互感器的開口位置并聯(lián)微機，以完成二次消諧的目的。電壓互感器若是出現(xiàn)諧振過電壓，就能借助微機相應軟件有效切換電阻參數(shù)，最大程度上實現(xiàn)二次零序繞組的短接處理，保證勵磁磁勢的合理性，從根本上避免諧振過電壓問題產(chǎn)生的影響。

并聯(lián)微機進行二次消諧主要是借助相應的方式避免諧振電壓對整個系統(tǒng)運行造成的影響。但是，該方式在實際應用中無法有效遏制間歇性弧光接地，若是系統(tǒng)中的電容持續(xù)性對電壓互感器形成放電作用，那么這種方式的調(diào)節(jié)效果就會大打折扣，因此要結合實際運行環(huán)境進行應用[9]。

3.2 串接金屬氧化物電阻

一般選取的是氧化鋅非線性電阻，串接在電壓互感器一次繞組的中性點位置，尤其是在阻值數(shù)據(jù)較為匹配的狀態(tài)下，能夠有效控制諧振過電壓和間歇性弧光接地發(fā)生的放電電流。這種處理方式對于電磁式電壓互感器系統(tǒng)的二次諧振處理效果并不明顯。

操作人員在全面分析具體應用情況后，應選取匹配的金屬氧化物電阻，并結合電磁式電壓互感器運行要求，保證絕緣效果滿足預期，從根本上提高運行安全性和穩(wěn)定性[10]。

3.3 有效限制諧振過電壓

為了避免電磁式電壓互感器絕緣損壞問題，工作人員不僅需要限制鐵磁諧振過電壓，有效建構完整的控制規(guī)劃和應用方案，保證綜合改進效果，還要對電磁式電壓互感器進行絕緣試驗，測定繞組直流電阻、鐵芯螺栓絕緣電阻、極性、變比以及空載電流等數(shù)據(jù)，以保證相應數(shù)據(jù)符合要求。

首先，盡量減少外界較為強烈的擾動和沖擊。一般是在中性段直接連入非線性閥片，有效起到阻隔的作用，避免鐵磁諧振過電壓問題對整個系統(tǒng)運行效果造成影響，提升應用管控的基本效率。其次，結合電磁式電壓互感器應用要求，盡量選取勵磁性能較好的互感器。這需要相關管理人員從源頭進行材質(zhì)的調(diào)研和分析，從根本上避免運行出現(xiàn)問題?；蛘呤且罁?jù)實際情況，更改為電容式電壓互感器，從而降低危害和故障率。最后，結合電磁式電壓互感器系統(tǒng)運行環(huán)境，在電壓互感器開口三角形繞組的位置增設對應的阻尼電阻，確?；ジ衅鞯拇鸥锌箶?shù)值能在規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，有效提升其運行的安全性。與此同時，依據(jù)運行標準設置對應的保護自動裝置，合理應用投切電容器組，在發(fā)現(xiàn)異常情況時不僅能夠提出告警，還能有效破壞諧振的條件，合理性避免系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象，維持其應用效率。

4 結 論

要想提升電磁式電壓電壓互感器的應用效果，工作人員需要結合實際環(huán)境和應用規(guī)范，確保具體操作工序的合理性，并且利用對應的設施降低諧振和過電壓造成的威脅，在二次系統(tǒng)負荷性質(zhì)不斷發(fā)生變化的情況下，綜合考量多元因素，共同維持電磁式電壓電壓互感器的運行質(zhì)量，避免安全事故的發(fā)生。