淺談電氣成套設備PT柜運行事故

摘 要：對成套設備的PT柜在運行中的事故進行歸納分析，重點研究保護電壓互感器反復熔斷器和電壓互感器發生燒損的內在成因。通過研究配網的成套產品在配置設計上的不完善之處，最終提出消除各種事故隱患的改進方法和措施。

關鍵詞：電鐵磁諧振；限流熔斷器；PT；消諧裝置

在高低壓配電系統和MCC控制室內，PT柜是至關重要的一個單元，通常由電壓互感器和熔斷器構成，它能實現高低電壓的轉換，并為儀表測量、繼電保護器件和自動裝置提供支持，還可以完成PT本身的絕緣監察和短路保護。

目前，在一些電力工程的開關柜設備調試過程中及工作運行時，電壓互感器發熱后燒壞和熔斷器經常熔斷的問題不斷出現，有時甚至發生電壓互感器燃燒和爆炸現象。給電力維修管理和企業生產帶來不小的損失和困難。因此，有必要總結這些案例發生的成因來加以預防電壓互感器事故的發生[1]。

1 總結分析事故成因

通過以往案例的綜合分析發現電壓互感器燒壞的一個共性特點：保護電壓互感器熔斷器的熔芯均選用1A或是0.5A，高的達到2A。而電壓互感器的熔斷器熔斷也有顯著特點：保護電壓互感器的熔斷器熔芯額定電流多是0.5、0.2、0.3。此時PT柜確沒安裝一、二次消諧設備。

通過分析發現事故的成因有如下幾點：（1）進線開關合閘出現涌流及弧光導致電壓互感器發生鐵磁諧振，從而發生熔斷器的接連熔斷和電壓互感器燒壞現象。（2）由于單相接地沒有及時處理，造成電壓互感器的發熱燒壞。（3）熔斷器額定電流的選擇和電壓互感器不匹配。

2 成因分析

2.1 鐵磁諧振的成因及對PT的危害

我國在3.6～40.5kV的配網中，基本采取中性點經消弧線圈接地或中性點不接地，其PT回路多選擇電磁式接地電壓互感器，且一次繞組采用星形連接，其中性點進行直接接地。如此，相線對地電容和每相一次線圈構成了并聯諧振回路。如果每相對地電容一致，那么各相的總導納，其大小也相同，此時中性點的零序電壓數值是零。每相的總復導納公式為：

Y=R/[R+（ωL）]-j{ωL/[R+（ωL）]-ωC}

電壓互感器通常勵磁阻抗很大，從公式能看出：其總導納的電納部分，容納大于感納，因此，每相電路表現為容性。若電網有意外的負荷波動，產生很大的電流，勢必有一相甚至兩相電路顯感性，而另外兩相或一相的電路略顯容性，中性點為零序電壓，從而互感器中為零序電流，其三相電路構成串聯諧振的回路[2]。

只要電力電網發生意外波動，具備諧振條件時，就可能發生嚴重的鐵磁諧振。當電壓互感器滿足一定條件發生鐵磁諧振時，勵磁電流急劇增大造成鐵芯的飽和，出現飽和過電壓現象，過電壓和涌流都會嚴重損害電壓互感器的壽命、質量和正常工作，甚至發生燃燒爆炸。

2.2 單相接地給電壓互感器帶來的危害

在中性點的非有效接地點力系統中，此時出現單相接地故障，其他兩相的電壓升至1.732倍，這樣電壓互感器的輸入端的兩相電壓就會升至額定電壓1.9～2.1倍。電壓互感器在輸入端的電壓的顯著提升，導致磁通很快飽和，進而讓輸入電流也提升到1.9～2.1倍。根據國家相關標準的要求，電力系統必須在30秒內自動進行解除，否則在單相接地狀態下，電力電網僅僅發生微小的波動，電壓互感器很有可能會過熱燒毀。但是電力系統《運行規則》明確指出，電力電網出現單相接地，可以允許在2小時內接連運行。這樣在運行中，往往沒有安裝自動切除故障的電氣裝置，造成電壓互感器經常出現燒壞故障。

2.3 導致熔斷器額定電流和電壓互感器不匹配的成因

保護電壓互感器，其熔斷器的最大功能是隔離，即當電壓互感器發生事故后，起到把它從電力電網中分離出來的作用。基于功能權限，可以看出熔斷器的選擇，最主要不是保護電壓互感器本身，此類熔斷器的選擇只考慮電壓互感器的勵磁沖擊電流。這樣，設計公司和生產廠家選擇其熔斷器，不考慮輸出大小如何，其熔芯額定電流都選取1A或是0.5A，此類熔斷器選型僅考慮隔離最重要的作用，而保護不了因鐵磁諧振和其他故障導致變壓器燒損。

3 解決方案

3.1 抑制或解除鐵磁諧振

基本的解決方案是利用消諧處理，即一次消諧與二次消諧結合的方法。所謂一次消諧即利用電壓互感器，在其一次側中性點和對地間設置一臺接地的電壓互感器，這樣就可以極大的抑制或者消除電壓互感器的一次繞組的過電壓，抑制鐵磁諧振現象的產生，進而有效的減小互感器的燒壞和主熔斷器的多次性熔斷。而二次消諧，即在電壓互感器剩余繞組的開口三角附近設置電氣消諧裝置XZ。當前應用最多、最廣泛的為微機消諧裝置，它利用諧振要發生時立刻接通阻抗電氣回路的工作原理，這樣就從根本上很好的處理和抑制諧振現象的產生。

3.2 安裝自動切除故障的電氣裝置

在電力系統中，要安裝自動切除故障的電氣裝置，即采取無擾動的電氣切換技術或者采用無擾動快切裝置，這樣當發生電力系統的單相接地時，電壓波動或電流值達到一定值就會快速切換線路，從而保護電壓互感器及計量，繼電保護等配套裝置[3]。

3.3 保護電壓互感器要選擇合理的熔斷器

現在，國家相關電氣廠商制造的保護電壓互感器基本都采用P型的限流熔斷器，額定電流其規格較多，有0.2A、0.5A、0.3A、2A和1A等不同等級的電流。從電壓互感器的一次側的過電流理論計算和與熔斷器的時間電流特性相比較，不難得出結論：在10kV的電力電網條件下，采用我國自己生產的XRNP□-12規格的熔斷器，應采用0.2A的額定電流，以保證保護電壓互感器不致在非正常運行情況下受到損壞。

4 結束語

通過分析現場的PT柜發生運行質量事故的三點原因，我們得出為了從根本上減弱或避免電壓互感器的燒毀，以至事故擴大，我們應該在PT柜設置一次及其二次消諧裝置，以抑制鐵磁諧振；在電力系統采取無擾動快速投切技術或者采用其裝置，可以減弱或避免單相接地，保護電壓互感器不被收到燒毀；最后應采用XRNP□型，額定電流是0.2A的熔斷器，以避免熔斷器多次熔斷。通過上述三種方案的實行，會極大減少PT柜的運行質量事故，保護電力電網的正常運行。

參考文獻

[1]彭澤華，黑綏亞，何俊良.消諧裝置導致電壓互感器燒毀事故分析[J].廣西電力，2010（4）：29.

[2]吳林林.有效消除電磁式PT引起鐵磁諧振過電壓的措施[J].科技信息，2008（26）：15-17.

[3]李貞，呂信岳.電壓互感器高壓熔斷器頻繁熔斷原因分析[J].現代商貿工業，2011（5）：11-13.