一起110kV變電站35kV母線電壓互感器爆炸原因分析

黃選華　馬伊哲　付軼

摘要：本文根據(jù)一起變電站母線電壓互感器爆炸故障，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)故障錄波波形圖，對(duì)電壓互感器爆炸故障原因開(kāi)展分析，以此提出電壓互感器對(duì)應(yīng)的防范措施，以期為變電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電壓互感器 爆炸 分析 管控措施

1爆炸原因分析

某日06時(shí)33分左右，某變電站35kVⅠ段母線電壓異常（UA：20.47kV、UB：20.70kV、UC：3kV），母線上所有間隔保護(hù)裝置發(fā)“TV斷線告警”。經(jīng)運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)，35kVⅠ段母線電壓互感器C相發(fā)生炸裂并嚴(yán)重?zé)g。

1.1后臺(tái)電壓曲線分析

如圖1所示：故障時(shí)，A相、B相電壓發(fā)生突變升高接近25kV，并保持一段時(shí)間，C相電壓降低至3kV后保持不變，判斷母線電壓互感器C相故障，隨后熔斷器熔斷，故障消除，A、B相母線電壓恢復(fù)正常，C相母線電壓保持為3kV不變。

1.2 故障錄波分析

如圖2所示：6時(shí)33分，母線C相電壓發(fā)生異常，電壓異常突變降低，A、B相電壓明顯升高，3U0不變，480ms后母線電壓互感器C相高壓熔斷器熔斷，A、B相電壓恢復(fù)正常，故障消失，C相電壓降低至3kV。故障錄波A、B、C三相電流無(wú)突變，無(wú)接地故障電流產(chǎn)生。排除電壓互感器爆炸之前35kVⅠ段母線發(fā)生接地故障可能。由于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)視頻錄像，無(wú)法分析故障具體發(fā)生的原因。

1.3電壓互感器損壞原因

（1）絕緣老化。35kVⅠ段母線間隔發(fā)“計(jì)量電壓消失”的信號(hào)前，母線上線路保護(hù)均發(fā)了“接地報(bào)警”信號(hào)，判斷有可能為C相電壓互感器內(nèi)部絕緣損壞導(dǎo)致對(duì)地?fù)舸┓烹姳āｋ妷夯ジ衅鹘^緣性能變差的原因主要有：一是絕緣性能不合格。二是運(yùn)行條件差。

（2）鐵磁諧振。故障時(shí)電壓互感器A相、B相電壓發(fā)生突變升高接近25kV，并保持了將近10分鐘，C相電壓降低為3kV，后保持不變，3U0，3I0均為零，排除因母線接地短路故障故障導(dǎo)致的電壓互感器爆炸，懷疑在母線C相電壓互感器爆炸前母線發(fā)生諧振過(guò)電壓，因電壓互感器內(nèi)部有缺陷，諧振過(guò)電壓使流經(jīng)一次繞組的電流嚴(yán)重升高，甚至為額定電流值的數(shù)倍，導(dǎo)致繞組發(fā)熱，鐵耗升高，電壓互感器繞組絕緣受損，最終導(dǎo)致電壓互感器炸裂，熔斷器熔斷將故障隔離后A、B相母線電壓恢復(fù)正常。

（3）消諧裝置失效。消諧裝置是35kV中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，電網(wǎng)對(duì)地連接的唯一金屬性通道，是一種高容量非線性電阻元器件，在系統(tǒng)中具有阻尼和限流的作用，能夠較好的限制鐵磁諧振的發(fā)生。

2防范措施

（1）強(qiáng)化源頭治理和檢修管理。首先選用質(zhì)量合格、品質(zhì)可靠、勵(lì)磁特性好的電壓互感器，確保電壓互感器運(yùn)行過(guò)程中不因自身質(zhì)量缺陷原因?qū)е卤ü收习l(fā)生，從源頭上消除設(shè)備隱患。其次，應(yīng)嚴(yán)格按照檢修試驗(yàn)規(guī)程要求，定期開(kāi)展檢修及預(yù)防性試驗(yàn)相關(guān)工作，查找互感器繞組試驗(yàn)異常、絕緣電阻不合格、耐壓試驗(yàn)不合格、內(nèi)部放電及發(fā)熱老化等缺陷，對(duì)有缺陷的設(shè)備進(jìn)行維修，對(duì)不具備運(yùn)行條件的設(shè)備進(jìn)行更換，避免電壓互感器“帶病”運(yùn)行。

（2）強(qiáng)化設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)。一是在高壓室通風(fēng)口加裝防塵、除濕裝置，既要防止風(fēng)機(jī)送風(fēng)將灰塵吹至室內(nèi)，污穢堆積，又要保證室內(nèi)外的空氣流通，確保設(shè)備運(yùn)行環(huán)境干燥良好。二是在高壓室安裝空調(diào)，通過(guò)控制高壓室內(nèi)環(huán)境溫濕度，從而避免設(shè)備受潮及環(huán)境溫度過(guò)熱老化等問(wèn)題的發(fā)生。三是定期開(kāi)展設(shè)備巡視維護(hù)工作，做好紅外測(cè)溫跟蹤并記錄，比對(duì)歷史溫度曲線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并上報(bào)缺陷處理，避免因巡視維護(hù)不到位未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，而導(dǎo)致設(shè)備故障的發(fā)生。

（3）在電壓互感器一次側(cè)連接經(jīng)試驗(yàn)合格的消諧器。在三相電壓互感器的一次繞組的中性點(diǎn)連接消諧器，在發(fā)生接地故障或鐵磁諧振時(shí)，系統(tǒng)中性點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，消諧器作為感性元件，能夠與系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生的容性電流相互抵消，減小流經(jīng)故障點(diǎn)的容性電流，消除中性點(diǎn)處產(chǎn)生的諧振過(guò)電壓，有效保障系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，要依據(jù)供電線路的長(zhǎng)度等參數(shù)，按“過(guò)補(bǔ)償”方式配置消諧器。

（4）在電壓互感器二次側(cè)安裝微機(jī)消諧裝置。通過(guò)微機(jī)消諧裝置對(duì)電壓互感器的二次開(kāi)口三角電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在開(kāi)口電壓小于30V時(shí)，消諧裝置的固態(tài)繼電器（大功率消諧元件）呈高阻抗?fàn)顟B(tài)（不導(dǎo)通），使二次系統(tǒng)與大地隔離，當(dāng)電網(wǎng)有故障發(fā)生，檢測(cè)到電壓互感器二次開(kāi)口電壓測(cè)量值超過(guò)30V時(shí)，消諧裝置將對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，如故障為鐵磁諧振，將自動(dòng)啟用消諧回路，使固態(tài)繼電器形成通路，通過(guò)阻尼作用消除鐵磁諧振，從而避免電壓互感器鐵芯發(fā)熱并爆炸，保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)中由于設(shè)備選型錯(cuò)誤、絕緣不良、受潮腐蝕、未裝消諧裝置等原因?qū)е碌碾妷夯ジ衅鞴收稀⒛妇€失壓等問(wèn)題在電網(wǎng)中時(shí)有發(fā)生。本文從設(shè)備選型、日常維護(hù)、檢修試驗(yàn)以及消諧裝置的運(yùn)用等多個(gè)角度對(duì)電壓互感器故障原因進(jìn)行分析，以強(qiáng)化源頭治理為導(dǎo)向，提出對(duì)應(yīng)的解決辦法，為快速查找、處理電壓互感器故障以及設(shè)備日常維護(hù)檢修管理等問(wèn)題提供參考性依據(jù)。

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