10kV PT爆炸故障探究

蘇韻

（泉州億興電力工程建設(shè)有限公司泉州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)分公司，福建 泉州 362000）

0 引言

PT爆炸即電壓互感器爆炸，電壓互感器在變電站中的作用是將高電壓向低電壓轉(zhuǎn)換，同時為電力系統(tǒng)提供變電站工作的數(shù)據(jù)和信號信息。雖然電壓互感器比較重要，但是該設(shè)備的危險性也比較高。因為電壓互感器經(jīng)常會因為短路、諧振等原因發(fā)生PT爆炸，例如雷擊產(chǎn)生的高壓導致弧光接地過電壓或者線路單相接地，最后造成PT爆炸故障，對電力系統(tǒng)的安全運行帶來一定的影響[1]。

1 10kV PT爆炸故障數(shù)據(jù)分析

以某工程中的10kV系統(tǒng)PT爆炸為例，對其事故發(fā)生前后的現(xiàn)象進行介紹和分析。該工程中共有母線1段和2回出線，于2017年正式投入運行，但是2018年7月該系統(tǒng)中的電壓互感器發(fā)生爆炸，電壓互感器柜中的設(shè)備全部損毀，炸裂的電壓互感器本體四分五裂，而且絕緣物質(zhì)噴出。第一次PT爆炸之后維修人員對損毀的電壓互感器進行了更換同時增加了保護措施，但是在2018年10月該系統(tǒng)的電壓互感器再一次發(fā)生爆炸故障，本次爆炸再次損毀了電壓互感器柜中的所有設(shè)備和電子元件。

經(jīng)過對第一次PT爆炸和第二次PT爆炸的原因調(diào)查發(fā)現(xiàn)都是由于10kV線路系統(tǒng)直接對空載母線進行合閘，然后系統(tǒng)的電壓波動而且在振蕩回路中并沒有損耗，最后鐵磁諧振產(chǎn)生勵磁電流擊穿電壓互感器產(chǎn)生爆炸。變電站線路維修人員在第一次電壓互感器發(fā)生爆炸之后立即對設(shè)備和其他電子元件進行了更換，但是為了盡快恢復電力供給沒有對維修后的電壓互感器柜進行絕緣性測試，導致爆炸后產(chǎn)生的細微粉末附著在更換后的設(shè)備和元件上，最后為第二次電壓互感器爆炸故障埋下了伏筆。除此之外，10kV線路中性零線上安裝的電流互感器也是導致電壓互感器爆炸的原因之一，電流互感器可以對三相是否平衡以及三相是否出現(xiàn)接地故障進行檢測，如果電流互感器發(fā)現(xiàn)電壓互感器處于過電壓和過電流狀態(tài)，而且在過飽和狀態(tài)依舊保持長時間工作，則電壓互感器容易出現(xiàn)發(fā)熱和爆炸故障。維修人員在爆炸發(fā)生之后對10kV供電系統(tǒng)的電流畸變情況進行測量，最后發(fā)現(xiàn)三相電流的諧波畸變要發(fā)生在3次、5次、7次和13次上，總體的電流畸變率在30%以上，該系統(tǒng)中電壓互感器存在嚴重的爆炸隱患。

2 10kV PT爆炸故障處理方法

2.1 鐵磁諧振PT爆炸故障的處理

當鐵磁諧振（電路圖見圖1）導致電壓互感器發(fā)生爆炸之后，維修人員可以直接在PT的一次側(cè)安裝消諧器，降低電壓互感器的低頻飽和電流，防止產(chǎn)生勵磁電流擊穿電壓互感器。

圖1 鐵磁諧振

掌握鐵磁諧振頻率特征，是對其進行處理的關(guān)鍵。公式如下：

式中：f0代表鐵磁諧振頻率，L代表電感，C代表電容。

另外，還需要對中性點位移予以考慮，具體公式如下：

如果第一次爆炸之后不久再次發(fā)生PT爆炸故障，維修人員可以在電壓互感器的二次側(cè)安裝消諧微機保護裝置，與一次側(cè)的消諧器共同配合防止電壓互感器過飽和。除此之外，維修人員還可以在第一次鐵磁諧振PT爆炸之后直接選用勵磁飽和點較高的電壓互感器，這樣可以通過提高電壓互感器的飽和點，從而達到防止電壓互感器二次爆炸的目的。為了防止鐵磁諧振二次PT爆炸故障的發(fā)生，維修人員再更換電壓互感器柜內(nèi)部的設(shè)備和電子元件之后必須再次對電壓互感器柜進行絕緣性和耐壓性測試，防止二次諧波的產(chǎn)生。

2.2 PT高壓熔斷爆炸的處理

當高壓熔斷導致PT爆炸時，維修人員可以在電壓互感器的三角回路開口安裝消諧設(shè)備，如消諧燈泡、消諧器、諧振阻尼等。當電壓互感器發(fā)生電壓突變時，其三角回路開口處的電壓變化最大，因此在此處安裝消諧設(shè)備可以起到防止高壓諧振產(chǎn)生的作用。除此之外，維修人員還可以選擇使用消諧電阻器、接地變壓器或者消弧線圈對電壓互感器進行保護，當零序回路中的阻抗比較大時，勵磁電流產(chǎn)生的幾率比較小，不容易出現(xiàn)大勵磁電流擊穿電壓互感器的情況，這樣即可保證PT不會發(fā)生高壓熔斷。

2.3 弧光接地過電壓PT爆炸故障的處理

當弧光接地過電壓導致PT爆炸時，維修人員可以通過加強對單相接地故障的檢測和防范，及時發(fā)現(xiàn)變電站線路中的故障，防止電壓互感器發(fā)生爆炸。除此之外，當弧光接地過電壓發(fā)生之后，維修人員應該在發(fā)生的第一時間對接地線路進行隔離，防止接地線路長時間超負荷運行導致絕緣設(shè)備損毀。一般來說，10kV線路單相接地允許的時間范圍是2個小時，即維修人員必須在單相接地故障發(fā)生后的2個小時內(nèi)對故障線路進行處理，否則容易導致電壓互感器爆炸。

2.4 單相接地PT爆炸故障的處理

PT爆炸故障發(fā)生之后維修人員應該第一時間對故障的原因進行排查。如果發(fā)生是單相接地故障導致的PT保障，維修人員應該使用繼電保護調(diào)試儀器對接地線路進行檢測，查明接地故障的具體原因防止二次線路再次發(fā)生單相接地故障。除此之外，維修人員還要在更換電壓互感器之后對二次線路的回路進行檢查，查看是否存在回路電流短路的情況，然后在一段時間之后再次檢查電壓互感器，查看該設(shè)備是否存在長期過飽和工作的現(xiàn)象，最后加強對高溫度等異常情況的重視，即可降低單相接地導致PT爆炸故障的幾率[2]。

3 10kV PT爆炸故障預防措施

3.1 安裝消諧設(shè)備

10kV線路容易出現(xiàn)鐵磁諧振導致內(nèi)部產(chǎn)生勵磁電流擊穿電壓互感器，因此維修人員必須在安裝電壓互感器之后同步安裝消諧燈泡、消諧器、消諧電阻器等設(shè)備，降低電壓互感器中勵磁電流產(chǎn)生的幾率，最終可以起到防止電壓互感器被勵磁電流擊穿的作用。其中消諧燈泡和消諧器可以消除已經(jīng)產(chǎn)生的鐵磁諧振，而消諧電阻器則可以從源頭防止鐵磁諧振的產(chǎn)生，對維修人員來說，消除已經(jīng)產(chǎn)生的鐵磁諧振和防止鐵磁諧振的產(chǎn)生同樣重要。在處理過程中，應注意諧振過電壓與過電流情況，具體見表1。

表1 諧振過電壓與過電流情況

3.2 合理選用電壓互感器

10kV線路中電壓互感器的類型有很多，其中有的電壓互感器的勵磁阻抗比較大，這種電壓互感器本身就對勵磁電流和鐵磁諧振的產(chǎn)生有一定的抑制作用，設(shè)計人員如果選擇在變電站中使用該種類型的電壓互感器，則可以從源頭處防止鐵磁諧振和勵磁電流的產(chǎn)生。

3.3 加強對10kV線路走廊的維護

10kV線路走廊是變電站中的維護重點，維修人員必須對頻發(fā)發(fā)生接地故障和電壓互感器熔斷的線路加強管理，了解這些故障頻發(fā)設(shè)備和線路的故障原因，然后從維修記錄中查看是否存在電壓互感器爆炸故障前兆，最后再加強對10kV線路走廊整體的維護和管理，即可起到預防PT爆炸故障發(fā)生的作用[3]。預防電壓互感器爆炸故障的產(chǎn)生主要靠檢修和預防，只要維修人員的工作足夠細致和全面，就能夠發(fā)現(xiàn)溫度、電流、電壓等方面的異常狀況，從而及時避免PT爆炸故障的發(fā)生[4]。

3.4 加裝10kV消弧系統(tǒng)

變電站10kV線路中容易發(fā)生弧光接地過電壓導致的PT爆炸故障，天氣因素是導致弧光接地過電壓的主要原因之一，雷雨天氣雷電可以直接提高區(qū)域內(nèi)的電壓導致設(shè)備出現(xiàn)電弧。所以電壓互感器必須要加裝消弧系統(tǒng)，安裝消弧系統(tǒng)之后的10kV線路的可靠性會得到極大的提高，當10kV線路中性點發(fā)生非直接接地故障之后，三相電壓對稱可以維修供電現(xiàn)狀，而接地故障位置產(chǎn)生的電弧也可以被消弧系統(tǒng)中產(chǎn)生的補償電容電流直接熄滅，這樣即可防止電弧發(fā)展成弧光接地過電壓現(xiàn)象，最后電壓互感器爆炸故障的幾率大大降低[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，變電站中10kV電壓互感器能夠保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，一旦電壓互感器損毀導致PT爆炸會對整個電力系統(tǒng)造成巨大影響。因此變電站工作人員必須深刻了解10kV PT爆炸故障的幾種主要原因，并且分別對抗飽和點過低、鐵磁諧振、涌流沖擊、系統(tǒng)電壓擾動、系統(tǒng)諧波含量超標等常見的PT爆炸故障進行預防，保證在PT爆炸故障發(fā)生的第一時間采取有效處理措施，將PT爆炸故障的影響和危害降到最低，盡快恢復電力系統(tǒng)的正常運行。