10kV电压互感器烧毁原因剖析及对策

杨铁龙

漳浦供电有限公司，福建漳州 363200

0 引言

在中性点非有效接地系统中，电压互感器由于产品质量原因、二次过载，间歇性弧光接地过电压，电感设备铁心的磁路饱和作用激发产生的铁磁谐振过电压，经常导致电压互感器烧毁或使高压熔丝熔断。本文针对漳浦电网投运的几起型号UNE10-SIII的电压互感器烧毁原因分析，通过现场解剖，提出加强防范及改进措施，并在运行中取得良好的效果。

1 故障概述

公司几个110kV变电站10kV母线电压互感器的型号为UNE10-SIII，采用二次消谐，消谐装置型号为WNXⅢ-10/B，投运一段时间内，PT高压熔丝烧断频繁，甚至几台PT本体烧毁，给运行带来极大的不便。电压互感器烧毁的过程如下：

1）产品编号2529、1070送电后时间不长烧毁；

2）产品编号1068、0069、1070配组使用，送电时1070烧毁，现场急需送电，更换5846与没有烧毁的两台产品同组运行，运行一段时间均内烧毁；

2 初步分析

理论和实际表明，电压互感器烧毁的直接原因是内部过电流引起发热，主要有以下几方面：

1）质量问题：由于在制造过程中存在气泡和气隙等绝缘弱点、铁心叠片及绕制工艺不过关等，使电压互感器绝缘长期处于高温下运行，加速老化而击穿，进而发生绕组匝间短路，电流骤增，本体烧毁；

2）电压互感器二次过载、一、二次电流较大，造成PT内部绕组发热增加，特别是二次绕组匝间和相间短路时，出现较大的短路电流，线圈发热更加严重，甚至烧毁；

3）系统发生单相间歇电弧接地时出现过电压，可达正常电压的3倍～3.5倍，使电压互感器的铁芯饱和，励磁电流急剧增加，引起高压熔丝熔断或烧坏互感器；

4）电压互感器是典型的非线性电感元件，与电网对地电容形成铁磁谐振并联回路，也可能和其他电气设备的电容形成串联谐振回路，在一定外界条件的激发条件下，某种原因造成的中性点位移等，从而发生谐振，电压互感器的内部一次绕组不可避免的通过很大的容性电流使电压互感器烧毁。

3 解剖及分析结果

为查证是否质量问题，同厂家对烧毁的电压互感器进行现场解剖，结果如下：

1）产品编号1068、0069、5846剖开后可以看到一次绕组内部线圈的漆包线及层间绝缘从内到外均匀烧毁，漆包线表面绝缘漆皮脱落，露出裸露铜线，层间绝缘（电容器纸）已经粉化，线圈的主绝缘及二次绕组则完好无损；一次绕组也无叠匝现象，树脂浇注内部也未发现气孔及杂质等缺陷。

从一次绕组均匀损坏程度上分析，应属于系统发生了典型的铁磁谐振过电压最终导致电压互感器烧毁，铁磁谐振过电压是目前国内35kV及中性点不接地系统中常见且造成事故最多的一种内部过电压。当进行某些操作导致系统参数突变时，如出现单相接地故障、补偿电容器的投切、拉合隔离开关及跌落式熔断器熔断，投切空载线路及系统参数配合不当等原因等使电压互感器的铁芯严重饱和，电压互感器的励磁阻抗与系统的对地电容形成非线性谐振回路，由于回路参数及外界激发条件的不同，可能造成分频、工频和高频铁磁谐振过电压，特别是分频过电压，电压互感器的励磁电流甚至可以达到额定励磁电流的百倍以上，极大的励磁电力将烧坏熔丝或引起电压互感器严重过热，进而冒油、烧毁或爆炸，严重危害电力系统的安全运行。

2）产品编号2529、1070表面烧毁严重，从内到外树脂有很大的裂纹，剖开后可以看到一次绕组其内部线圈的漆包线及层间绝缘从内到外烧毁，漆包线表面绝缘皮脱落，露出裸铜线，层间绝缘（电容器纸）已经粉化；线圈的主绝缘及二次绕组也均匀烧毁；一次绕组也无叠匝现象，树脂浇注内部也未发现气孔及杂质等缺陷。

从线圈的主绝缘及二次绕组均匀烧毁上分析，应属于二次短路或二次过载问题。现场查证，计量人员将长脚营变一馈线柜电能表拆回校验，重新装上后，造成电压回路短路。为保障电压互感器的安全稳定运行，投运前应加强电压二次回路的检查。

4 加强防范及改进措施

1）采用二次开口三角两端接入电阻或微机消谐器，其等效于在电压互感器开口三角并接一电阻，电阻相当于接到电源变压器的中性点上，电阻越小，越能抑制谐振的发生。若电阻为零，即将开口三角两端短接，相当于电网中性点直接接地，谐振就不会发生，此方案在抑制谐振过电压并对稳定系统中性点有很好的作用，但当XCO/XLO＜＜0.01时就不能很好抑制过电流，烧毁电压互感器或使一次高压熔丝熔断，而且该方式不能抑制基频或分频谐振；

2）在电压互感器高压侧中性点串联LXQ型Sic非线性消谐电阻器，这种措施除了能限制电压互感器中的电流，特别是限制在单相接地恢复时产生涌流，避免频繁熔断熔断器，非线性电阻器在低电压下电阻较大，还能有效的抑制系统发生的铁磁谐振，对于系统三相电容严重不对称或电压互感器一次非全相熔断器烧断等异常情况均可有效消谐，保障相关设备安全；

3）采用4台PT组合的接线方式而设计的抗铁磁谐振电压互感器，高压中性点经单相电压互感器接地，使电压互感器的电感在外激发条件下不发生改变，即不具备谐振发生的条件，此方法只限柜体空间允许。

上述第2种、第3种方法在电力系统运行中均得到证实，也是国内应用比较普遍的抑制措施，针对柜体的具体现状，推荐使用电压互感器中性点串联LXQ型Sic非线性消谐电阻器的方法；此方法有可能提高零序电压，但可在一次中性点加装三次滤波器或开口三角加装PTC正温度系数热敏电阻，前者可使零序电压控制在1V～2V，后者可使零序电压控制在10V内。

5 结论

对漳浦电网发生电压互感器烧毁的变电站采用中性点串联LXQ型Sic非线性消谐电阻器，取消二次消谐，运行至今未发生熔丝熔断及本体烧毁事故；同时，在枕头山变电站10kV II段母线采用4台PT组合的接线方式而设计的抗铁磁谐振电压互感器，运行正常，取得了良好的成效。

[1]周和平.中性点绝缘系统消除电压互感器铁磁谐振的措施[J].中国电力，1993.