１０ｋＶ接地变消弧线圈中性点避雷器击穿的原因分析及处理建议

马　骁　陆　丰　徐勇俊

摘要：分析了金华电业局110kV下潘变10kV 2#接地变消弧线圈中性点避雷器击穿的主要原因：避雷器的额定电压和持续电压偏低，同时系统发生谐振，产生过电压，造成避雷器击穿。并指出在运行中，为消除谐振，保证预定的消弧线圈脱谐度使网络处于过补偿状态运行，可调整消弧线圈档位，改变系统参数。

关键词：消弧线圈；中性点避雷器；避雷器击穿；处理方法

0前言

我国6~10kV中压配电网中，当单相接地电容电流大于规程规定值时，大多采用消弧线圈补偿接地方式。利用消弧线圈的电感电流补偿配电网接地电弧的恢复电压上升速度，使电弧能够自行熄灭，从而提高配电网的供电可靠性。现金华电网110kV变电站的10kV系统通常采用预调自动跟踪过补偿方式，残流和脱谐度都很小，利用阻尼电阻限制中性点电压，当发生单相接地时，阻尼电阻短接，电感电流补偿电容电流，达到熄弧目的。

运行中，由于外部配电网线路单相接地断线，引起参数变化，导致系统谐振发生；同样也可能造成同一个站两个

不同10KV系统（分裂运行）因输电线的耦合形成系统串联谐振，产生危险的过电压，造成电网设备绝缘损坏。

1 事故简要经过

2008年8月26日晚110kV下潘变10kV 2#接地变速断保护动作，跳开开关。经查看110kV下潘变微机故障录波器10kVⅠ、Ⅱ母线录波报告后发现，22时05分37秒下潘变微机故障录波器启动。现场派人检查，打开2#接地变小室，发现2#接地变中性点避雷器击穿，击穿后的避雷器情况见图1。从分析录波报可看出10kVⅠ、Ⅱ段母线B相电压有明显的振荡波形，10kVⅠ段母线B相从发生故障到故障消失共计800ms，其中Ⅰ段母线B相从不完全接地到完全接地约300ms，而从完全接地到恢复正常（接地变开关跳开）约500ms。

2 相关试验情况

系统恢复正常后，高压试验人员对2#接地变做了全套试验，试验结果见表1及表2。

由于避雷器击穿，高压试验人员查看了避雷器上次的试验结果。见表2。

可见，上次避雷器绝缘电阻正常，无受潮表现。

3 原因分析

3.1 系统接线情况

系统接线情况如图2所示，故障发生时，10kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，2#接地变消弧线圈接10kVⅡ段母线运行，中性点避雷器击穿后2#接地变消弧线圈退出运行。下潘变接地变为Z型接地变，接地变的作用是在系统为△型接线或Y型接线中性点无法引出时，引出中性点用于加接消弧线圈。Z型接地变铁芯为三相三柱式，每一铁芯柱上有两个匝数相等、绕向相同的绕组反极性串联使通过线圈的电流大小相等，方向相反。其主要特点是：当电网正常运行时(即三相平衡负荷时)，Z型变的励磁电流很小，故损耗很小，呈高阻状态；当发生单相接地故障产生零序电压时，则呈低阻状态，变压器对地能产生故障电流。由于Z型变具有结构简单、体积小、损耗小等优势，因而作为接地系统的辅助设备得以广泛应用[1]。

3.2原因分析

2008年8月26日110kV下潘变2#接地变中性点避雷器击穿，经查为10kV馈线B相接地，线路单相接地，造成线路参数匹配变化；线路单相接地2#消弧线圈补偿投入运行；消弧线圈投入运行后，引发系统谐振过电压（现场查故障录波装置电压波形A、B相在这时间段有明显的振荡波形），引起不对称电压和消弧线圈补偿度的变化，导致中性点位移电压发生变化。系统虽然允许在谐振条件下运行一段时间，但此时中性点位移电压增大很多倍，过高的中性点位移电压 ，使三相对地电压极不平衡。此时避雷器泄漏电流中的阻性电流分量在极短的时间内突然增大，产生大量的功耗使电阻片温度异常升高，直至破坏（图1）。

由于下潘变2#消弧线圈中性点避雷器采用HY5W12-10/27的额定电压偏低（10kV）、持续运行电压偏低（8kV），通流容量严重不足，在此接地状态下，热能量在避雷器内部迅速聚集，很快形成避雷器热崩溃，导致避雷器损坏，引发击穿事故。

对各方面调查的情况进行分析，MOA事故原因69%为质量问题，25%为运行不当，6%为选型不当。而内部受潮直接影响产品质量，是引起MOA击穿事故的主要原因。从下潘变2#消弧线圈中性点避雷器击穿及其残骸可以看出，电阻片两端喷铝面有大电流通过后的放电斑痕，明显是通流容量不足，造成MOA的额定电压和持续运行电压取值偏低。

在此之前，金华电网的110kV变电站已发生多次类似事故，例如2008年5月15日110kV磁都变的2#接地变中性点避雷器击穿、2008年7月18日110kV冠山变1#接地变中性点避雷器击穿，此类接地变中性点避雷器频繁击穿已经成为金华电网安全生产中的重大隐患，是我们急需解决的问题。

3.3 避雷器选择标准

按照理论， 一般根据暂时过电压确定避雷器的额定电压，如110kV以上的系统。而对于3～66kV的非有效接地系统而言，由于允许接地长时间运行，因此只能按照暂时过电压确定避雷器持续运行电压 ，再确定额定电压 。

氧化锌避雷器持续运行电压 的确定原则：系统长期施加于避雷器上的电压小于避雷器的持续运行电压 。系统最高电压 倍系统标称电压，它除了受送电端变压器分接头调控外，还因长线路电容效应等影响，可能进一步升高，出现在系统中的任何一点。根据《进口交流无间隙金属氧化锌避雷器技术规范》DL/T613-1997中5.1.4的变压器额定电压选择技术要求：变压器中性点避雷器的雷电保护因素不得小于1.25，宜尽量选择额定电压较高的避雷器。一般用于直接接地系统时，不低于系统最高相电压。非直接接地系统可按10s以上切除故障的线端避雷器额定电压选取（图3）。

3.4 综合分析

对金华地区几乎所有的110kV变电站10kV系统接地变消弧线圈中性点避雷器配置情况进行全面的核查登记，统计结果如表3所示。

从表3可以看出，金华地区110kV变电站10kV系统接地变消弧线圈中性点避雷器选型杂乱、没有统一标准，而且有一些避雷器的额定电压和持续运行电压取值偏低，容易造成金华电网运行可靠性的降低，建议安排计划进行更换。综上所述：10kV系统的变压器中性点避雷器额定电压推荐为17kV，应将原HY5WZ2-10/27等型号的避雷器更换成YH5WZ-17/45(额定电压17kV、避雷器残压45kV，参考电压24kV，持续运行电压13.6kV)，以满足系统运行需要，避免类似事故再次发生。

结论

氧化锌避雷器的额定电压和持续运行电压取值偏低，同时系统因10kV母线发生单相接地引起参数变化，消弧线圈将中性点位移电压放大了若干倍引发过电压，造成2008年8月26日110kV下潘变10kV接地变中性点避雷器击穿。

由于在实际电网中，常需改变运行方式（如投入或开端线路及与本文所述类似的故障情况），相应的网络对地容抗亦随之变化，为了保证预定的消弧线圈脱谐度，保证网络处于过补偿状态运行，要调整消弧线圈档位，改变系统参数，消除谐振条件。此项工作可由消弧线圈的配套装置自动跟踪来完成。

参考文献

[1] 于立涛等.浦项站中性点经小电阻接地的方案与设计[J].继电器,2004,(20):43-45.

[2] 隋国正.6-10kV电力系统氧化锌避雷器的选择[J].电器时代,2002,( 4):43-44.

作者简介：马骁：1977-，男，技师，主要从事高电压试验等方面技术工作

陆丰：1969-，男，助工，主要从事高电压试验等方面技术工作

徐勇俊：1985-，男，助工，主要从事高电压试验等方面技术工作