35kVI母高壓柜內電壓互感器燒毀事故分析

湖南工業大學電氣與信息工程學院 王 真天津城西供電公司 王天罡

35kVI母高壓柜內電壓互感器燒毀事故分析

湖南工業大學電氣與信息工程學院 王 真天津城西供電公司 王天罡

電壓互感器在電力系統中占有重要比重，它是把高電壓按比例變成標準二次電壓，供計量、保護、儀表裝置使用。本文針對一起某變電站35kVI母高壓柜內電壓互感器燒毀事故進行探析，找出了事故原因并進行了理論分析，用以指導安全生產，避免財產及人身傷亡等事件發生。

電壓互感器；事故分析；安全生產

0 引言

某35kV無人值守變電站35kV、10kV系統都為單母線分段接線，主變2臺，容量分別為5000kVA和2000kVA，且為并列運行，其中35kV側I母出線1條，Ⅱ母出線2條。故障為35kVI母高壓柜內電壓互感器，一次側中性點經消諧器接地。

1 事故簡介

4月26日，運行人員進行常規巡視，發現35kVI母電壓互感器柜內有燒焦味，在做好安全措施的前提下，打開柜門檢查發現電壓互感器已燒毀，二次電纜已燒熔，柜內的溫度傳感器和加熱器均已損壞。如圖1所示。

圖1

2 事故分析

措施一：由于該電壓互感器投運時間并不長，且柜內工作環境良好，故排除了由于產品本身套管或外絕緣破損、螺絲松動、導線受潮、鐵心疊片及繞制工藝不過關等質量問題，使電壓互感器燒毀。

措施二：現場將三相熔斷器取下后用萬用表測量其阻值均為30Ω左右（如圖2所示），說明熔斷器并未熔斷。初步推斷不是由于電壓互感器本身內部有單相接地和相間短路，或者系統發生波動（接地、雷擊）等，產生鐵磁諧振，繼而產生過電壓，使電壓互感器的激磁電流增加，引起熔斷器熔斷或者電壓互感器燒毀。

圖2

措施三：35kVⅠ母高壓柜電壓互感器一次側中性點經消諧器接地（如圖3所示），現場拆下電力一次消諧裝置測量其阻值為10MΩ,測量一支新的消諧器大約為13MΩ。咨詢廠家后得知，此消諧器并未損壞，但是新的消諧器在參數和性能上更優越，所以現場更換了一次消諧裝置，并排除了由于線路發生接地故障，系統電氣參數發生變化，使電壓互感器鐵芯深度飽和，產生數安培幅值的涌流，而這種涌流尚未達到熔斷器的熔斷值，但超過了電壓互感器的額定電流，長期過流狀態下導致的電壓互感器燒毀。

圖3

措施四：測試了電壓互感器的二次負荷，發現并沒有出現過負荷超載造成一、二次電流較大，造成電壓互感器內部繞組發熱增加，導致電壓互感器燒毀。

措施五：檢查電壓互感器二次接線盒及二次回路。二次接線雖已燒毀但接線盒內并未出現短路情況。檢查Ⅰ母電壓互感器二次回路也未發現異常。在清理回路時發現二次電纜鐵槽里二次線已全部燒熔短接，當時只是猜測可能是由于電壓互感器燒毀時引起。當檢修人員在拆電壓互感器進行更換時意外發現隔壁間隔安裝加熱器的地方溫度特別高，在加熱器周圍30公分以內都很燙，人手根本不敢觸摸。隨即將損壞的加熱器拆除，發現柜內加熱器緊貼著鐵皮隔板，并且沒有安裝隔熱板（如圖4所示）。此外，電壓互感器的二次線是單根接線并沒有良好的耐熱性能，并不像一般的電纜還有外殼包裹。所以推斷電壓互感器燒毀的原因可能是由于二次線離加熱器太近，加熱器長期工作，溫度升高，加速二次線絕緣老化，最后導致二次線熔接在一起造成電壓互感器二次側短路，引起電壓互感器燒毀。初步推測原因后，檢修人員將柜內清洗完畢，并更換了新的電壓互感器，試驗班對避雷器做耐壓試驗后均合格，保護班人員重新敷設電纜并正確接入二次線。經檢查無誤，試投運后，測量二次端子保護測量、計量電壓正常，開口三角電壓正常，Ⅰ母對Ⅱ母電壓為零。合上二次電壓空開，并將并列裝置打至分列位置，裝置電壓采樣正常，饋線保護裝置電壓正常，后臺機電壓顯示正常。

圖4

5月11號接到運行人員電話，被告知該變電站35kVⅠ母高壓柜內電壓互感器再次燒毀，且在35kVⅠ母電壓互感器二次并列運行操作時，操作并列/解列把手至并列后，35kVⅡ母電壓互感器二次空開跳閘，試合后再次跳閘。檢修人員立即趕赴現場，在一切工作就緒后，檢修人員徹底排除了之前猜測的“由于加熱器過熱導致臨近的二次線熔接”的情況，并全面對故障原因進行了查找。

運行人員告知此次電壓互感器燒毀，35kVⅠ母出線故障跳閘，于是把排查工作重點放在二次回路上。電壓互感器不能并列，二次空開跳閘的原因是35kVⅠ母電壓互感器燒毀后二次電纜短路，現場將35kVⅠ母電壓互感器二次線拆除后，可以正常并列。對照原施工二次接線圖，全面檢查二次回路時發現35kVⅡ母電壓互感器開口三角的LN2短接至35kVⅠ母電壓互感器開口三角的L1上，直接造成35kVⅠ母電壓互感器開口三角短路（如圖5所示）。當線路正常運行時開口三角無電壓，當線路發生單相接地時電壓互感器開口三角有一定零序電壓，此時如果電壓互感器二次短路，激磁電流迅速增大，使其燒毀。

圖5

3 理論闡述

所謂開口三角，就是將電壓互感器的二次繞組依次首尾相接，但是不形成閉合，開口電壓等于三相電壓的矢量和，即開口三角采集的是零序電壓。正常情況下，三相電壓平衡，開口三角輸出電壓矢量和為零。當發生單相接地時，三相電壓平衡被打破，向量和等于原來的根號3倍線電壓，此時開口三角的電壓等于線電壓，可用于故障報警；當一相高壓熔絲熔斷時，向量和等于線電壓，此時開口三角的電壓等于相電壓，可用于故障報警。所以開口三角的作用一方面用于絕緣監測，構成零序電壓過濾器；另一方面用于消除鐵磁諧振。

在系統無接地或者三相電壓平衡的情況下，開口三角無電壓輸出，一旦發生接地故障時，開口三角就會產生線電壓，由于本次事故中錯誤的把35kVⅡ母電壓互感器開口三角LN2接至35kVⅠ母電壓互感器開口三角L1上，使其35kVⅠ母電壓互感器開口三角短路，因為開口三角不允許裝設熔斷器作其短路保護，所以引起Ⅰ母電壓互感器兩次燒毀。

4 結語

基于上述故障的分析，要求施工人員在接線、安裝、調試電壓互感器的時候一定要對照接線圖，認真檢查準確性，包括極性是否正確，開口三角是否存在短路，接地是否良好，未用的繞組是否做好了絕緣，導線與端子排的連接是否對應。驗收人員也不能麻痹大意，在驗收時一定要仔細復查。做到在源頭避免隱患的發生，維護電壓互感器的安全穩定運行。

[1]石森.對35kV電壓互感器異常燒毀事故的分析與防范措施[J].科技創新與應用,2017(2):191.

[2]余冬梅.電壓互感器二次接線錯誤引起的故障分析[J].企業科技與發展,2016(4):82-84.