分析一起電壓互感器燒毀及一次保險熔斷故障特征及起因

作者/李多玲，國網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熔斷故障特征及起因

作者/李多玲，國網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熔斷故障對整個電力系統的順利運行具有極大的制約作用，停電檢修將會對電力系統造成眾多不必要的損失。基于此，本文就電壓互感器燒毀及一次保險熔斷故障展開相關分析，首先對電壓互感器燒毀故障的特征和原因進行了有效分析，然后提出了相應的防范方法

電壓互感器；燒毀故障；保險熔斷故障

前言

在中性點不接地或中性點非有效接地的系統當中，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，系統常常發生電壓互感器燒毀或一次保險熔斷故障，進而影響電力系統的供電質量與運行效益。因此，細致分析電壓互感器燒毀及一次保險熔斷故障的起因，并提出相應的解決辦法，對穩定電力系統的日常運行具有重要意義。

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年發生了電壓互感器燒毀故障。發生故障的是10kV供電系統，該系統的運行方式為中性不接地方式，單母線運行，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相電壓的數值迅速升高，電壓互感器兩端的電流達到最大值，中性點位置發生了變化，產生鐵磁諧振過電壓，使電弧發生短路，引發三相短路接地故障。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熔斷器，還燒毀了線路系統中型號為LXQ2–10消諧阻尼器。

■1.2 故障原因

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

10kV電路系統中，單相接地時，會導致其余兩相的電壓增大31/2倍，流經電壓互感器的電壓為線路中傳輸的電壓，在電壓持續增大的同時，線路中的電流數值會持續升高，有可能導致熔絲熔斷。

故障發生后，相關工作人員對設備進行了隔離處理，到故障現場進行實際的勘察，并翻閱了大量的施工圖紙與設計方案，發現在實際的線路中，接線的方法存在失誤，造成10kV線路中中性點接地線的消諧器發生了短路，在電力系統的運行過程中，消諧器為發揮相應的作用。與此同時，工作人員通過分析過電壓保護啟動動作的數據，以及互感器異常擊穿的現象，判斷出此次故障發生的原因是安裝方法不科學，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，有關部門應加強對設備的檢查力度，依據國家電網設立的相關標準，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生諧振現象，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，電流的數值遠小于額定電流的數值[1]。

其次，工作人員需要采用相應的措施，避免電壓互感器發生鐵磁諧振現象，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，不僅會提升系統的絕緣性能，還可以使變壓器對地呈現容性，這樣就可以有效減少電壓互感器發生鐵磁諧振現象，保證電力系統的平穩運行。值得注意的是，當配電網對地電容小時，工作人員通過估算互感器的對地電容，發現這種情況也會引發鐵磁諧振，應當在電路中使用阻止較大的電阻，使高壓中性點在接地時，受到電阻阻值的影響，減少鐵磁諧振現象的發生。

最后，也可以按照網路運行的規律，在電路系統中電流大小約為10A的情況下，將消弧線圈安裝于接地系統中，同時令其時刻保持過補償運行狀態，以此來確保線路單相接地時，產生的電弧可以自動消失，避免出現弧光接地過電壓現象，避免發生電壓互感器燒毀的故障。

2.保險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的電壓互感器發生斷線后，電壓互感器在線路的運行中，未能發揮相應的作用，相關工作人員在對系統進行全面的分析與檢測之后，發現線路的兩端均沒有異常現象存在，母線電壓的數值符合正常的標準，最后，確定互感器發生故障的原因是C相一次保險熔斷[2]。

■2.2 故障原因

高壓保險熔斷產生故障的原因主要分為三種，分別為：系統故障、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為中性點不接地系統，該系統包含的儲能元件種類較多，既包括電容元件，又包括電感元件，由于此系統具有暫態特性，因此，很容易產生站用電系統發生故障。當沖擊電流流經電壓互感器、線路中的電流大于額定電流值或者是網路中產生鐵磁諧振過電壓時，都容易引起高壓保險熔斷故障。

線路中鐵磁諧振過電壓容易引發互感器保險熔斷故障，產生鐵磁諧振過電壓的主要原因有：（1）電壓互感器的中性點與地表直接接觸；（2）網路中性點對地絕緣；（3）外界因素的不利影響。在500kV線路中，當備用電源的系統滿足上述條件后，就會在電路系統中發揮備用電源的作用，這類線路傳輸的距離較長，而且大部分處于雷區，因此很容易發生單相故障，進而鐵磁諧振發生的幾率較高。除此之外，在沖擊電壓的作用下，當電抗的數值特別大時，流經沖擊波頭的電流較小，此時互感器受電流的沖擊較大，也容易發生熔斷故障[3]。

■2.3 防范方法

為有效防止線路發生熔斷故障，工作人員可以把非線性電阻安裝在一次繞組中性點與地表之間，這就相當于把電阻接入了電壓互感器的每一側，使用這種方法，不僅可有效減少電壓互感器發生電磁諧振現象，還能夠對電壓互感器回路中的低頻飽和電流的大小進行合理的控制。通常情況下，流經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，在電力系統的運行過程中，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，還要提高保險的容量，如果僅使用上述方法，不能對雷擊引發的熔斷故障進行防護，在線路遭到雷擊后，會產生沖擊電流，流入電壓互感器的入口，進而產生電磁諧振，造成保險熔斷故障。工作人員可適當提高保險的容量，使其從0.5A增加到1A與2A之間。這時，當線路單相接地后，系統會自動發起保護動作，使流經故障側高壓保險的電流數值為0 A，這種情況下，0.5A與1A高壓保險的效果相同，不會影響到系統的正常工作狀態。所以說，適當提高保險容量，有利于防范熔斷故障，確保系統的平穩運行。

3.總結

通過相關分析，能夠明確電壓互感器的熔斷器質量與一次保險結構對相應故障的影響作用，進而提出適當選擇熔斷器、加裝一次消諧線圈與二次消諧線圈的解決方案，以達到避免電壓互感器燒毀與避免熔斷器反復熔斷的效果。在未來的研究過程中，應重視對電壓互感器燒毀與一次保險熔斷故障的綜合研究，最大程度解決相應質量事故。

＊ [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)備用電源高壓保險熔斷故障原因分析及治理措施[J].廣東科技,2016,2502:34-35.