分析一起电压互感器烧毁及一次保险熔断故障特征及起因

作者/李多玲，国网山东省电力公司莘县供电公司

分析一起电压互感器烧毁及一次保险熔断故障特征及起因

作者/李多玲，国网山东省电力公司莘县供电公司

电压互感器烧毁与一次保险熔断故障对整个电力系统的顺利运行具有极大的制约作用，停电检修将会对电力系统造成众多不必要的损失。基于此，本文就电压互感器烧毁及一次保险熔断故障展开相关分析，首先对电压互感器烧毁故障的特征和原因进行了有效分析，然后提出了相应的防范方法

电压互感器；烧毁故障；保险熔断故障

前言

在中性点不接地或中性点非有效接地的系统当中，存在谐振过电压与间歇性弧光电压，由于这两种过电压的作用，系统常常发生电压互感器烧毁或一次保险熔断故障，进而影响电力系统的供电质量与运行效益。因此，细致分析电压互感器烧毁及一次保险熔断故障的起因，并提出相应的解决办法，对稳定电力系统的日常运行具有重要意义。

1.电压互感器烧毁故障特征及起因

■1.1 故障特征

某供电公司的35kV ××变电站，在2012年发生了电压互感器烧毁故障。发生故障的是10kV供电系统，该系统的运行方式为中性不接地方式，单母线运行，使用的电压互感器型号为JDZJ–12，这是浇筑式单相电压互感器。线路接地后，致使C相电压的数值迅速升高，电压互感器两端的电流达到最大值，中性点位置发生了变化，产生铁磁谐振过电压，使电弧发生短路，引发三相短路接地故障。在10kV线路长期接地后，烧毁了一只电压互感器与一只高压侧熔断器，还烧毁了线路系统中型号为LXQ2–10消谐阻尼器。

■1.2 故障原因

对于中性点不接地的配电网来讲，中性点是绝缘的，因此，当配电网的对地电容相对较小时，地磁互感器便很容易引发铁磁谐振，在三相电路中，任何一相电路与地面接触，都会使另外两相的电压迅速升高。在间歇性弧光接地现象发生时，铁磁谐振现象会在第一次弧光接地后发生，当线路中发生第二次弧光谐振之后，则会产生谐振过压的现象，使线路中电压的数值为额定电压数值的3倍，尤其是在对地电容较小的网路中，就极易导致电压互感器烧毁。在接地故障发生后，如果没能得到及时的处理，便会加重铁磁谐振现象，破坏设备的绝缘性，如果是单相弧光接地后，或产生弧光接地过电压，电压的数值为额定电压值的4倍。

10kV电路系统中，单相接地时，会导致其余两相的电压增大31/2倍，流经电压互感器的电压为线路中传输的电压，在电压持续增大的同时，线路中的电流数值会持续升高，有可能导致熔丝熔断。

故障发生后，相关工作人员对设备进行了隔离处理，到故障现场进行实际的勘察，并翻阅了大量的施工图纸与设计方案，发现在实际的线路中，接线的方法存在失误，造成10kV线路中中性点接地线的消谐器发生了短路，在电力系统的运行过程中，消谐器为发挥相应的作用。与此同时，工作人员通过分析过电压保护启动动作的数据，以及互感器异常击穿的现象，判断出此次故障发生的原因是安装方法不科学，致使弧光接地过电压增大，烧毁电压互感器。

■1.3 防范方法

首先，有关部门应加强对设备的检查力度，依据国家电网设立的相关标准，检测三相电压互感器的伏案特性，在特性保持一致的情况下，才可以投入使用。为保证输电线路中不发生谐振现象，需要保证电压互感器在线路中的电压为额定过电压1.9倍的情况下，电流的数值远小于额定电流的数值[1]。

其次，工作人员需要采用相应的措施，避免电压互感器发生铁磁谐振现象，为此，可以用电容式电压互感器代替10kV母线中的电磁式电压互感器，由于被烧毁的电压互感器是半绝缘的互感器，把线路中的互感器全部更换为全绝缘式变压器之后，不仅会提升系统的绝缘性能，还可以使变压器对地呈现容性，这样就可以有效减少电压互感器发生铁磁谐振现象，保证电力系统的平稳运行。值得注意的是，当配电网对地电容小时，工作人员通过估算互感器的对地电容，发现这种情况也会引发铁磁谐振，应当在电路中使用阻止较大的电阻，使高压中性点在接地时，受到电阻阻值的影响，减少铁磁谐振现象的发生。

最后，也可以按照网路运行的规律，在电路系统中电流大小约为10A的情况下，将消弧线圈安装于接地系统中，同时令其时刻保持过补偿运行状态，以此来确保线路单相接地时，产生的电弧可以自动消失，避免出现弧光接地过电压现象，避免发生电压互感器烧毁的故障。

2.保险熔断故障特征及起因

■2.1 故障特征

在某变电站#0站，型号为CSC–241C的电压互感器发生断线后，电压互感器在线路的运行中，未能发挥相应的作用，相关工作人员在对系统进行全面的分析与检测之后，发现线路的两端均没有异常现象存在，母线电压的数值符合正常的标准，最后，确定互感器发生故障的原因是C相一次保险熔断[2]。

■2.2 故障原因

高压保险熔断产生故障的原因主要分为三种，分别为：系统故障、操作故障、互感器自身故障。在500kV变电站中，所有的备用电源系统为中性点不接地系统，该系统包含的储能元件种类较多，既包括电容元件，又包括电感元件，由于此系统具有暂态特性，因此，很容易产生站用电系统发生故障。当冲击电流流经电压互感器、线路中的电流大于额定电流值或者是网路中产生铁磁谐振过电压时，都容易引起高压保险熔断故障。

线路中铁磁谐振过电压容易引发互感器保险熔断故障，产生铁磁谐振过电压的主要原因有：（1）电压互感器的中性点与地表直接接触；（2）网路中性点对地绝缘；（3）外界因素的不利影响。在500kV线路中，当备用电源的系统满足上述条件后，就会在电路系统中发挥备用电源的作用，这类线路传输的距离较长，而且大部分处于雷区，因此很容易发生单相故障，进而铁磁谐振发生的几率较高。除此之外，在冲击电压的作用下，当电抗的数值特别大时，流经冲击波头的电流较小，此时互感器受电流的冲击较大，也容易发生熔断故障[3]。

■2.3 防范方法

为有效防止线路发生熔断故障，工作人员可以把非线性电阻安装在一次绕组中性点与地表之间，这就相当于把电阻接入了电压互感器的每一侧，使用这种方法，不仅可有效减少电压互感器发生电磁谐振现象，还能够对电压互感器回路中的低频饱和电流的大小进行合理的控制。通常情况下，流经非线性电阻的电流为10mA，该电阻的阻值与互感器额定电抗的比值大于0.06，也就是说，在电力系统的运行过程中，电阻值的大小R≥0.06Xm，这样可有效减少电磁谐振，安装非线性电阻值时的电气示意图如图1所示。

图1 非线性电阻值的安装示意图

除此之外，还要提高保险的容量，如果仅使用上述方法，不能对雷击引发的熔断故障进行防护，在线路遭到雷击后，会产生冲击电流，流入电压互感器的入口，进而产生电磁谐振，造成保险熔断故障。工作人员可适当提高保险的容量，使其从0.5A增加到1A与2A之间。这时，当线路单相接地后，系统会自动发起保护动作，使流经故障侧高压保险的电流数值为0 A，这种情况下，0.5A与1A高压保险的效果相同，不会影响到系统的正常工作状态。所以说，适当提高保险容量，有利于防范熔断故障，确保系统的平稳运行。

3.总结

通过相关分析，能够明确电压互感器的熔断器质量与一次保险结构对相应故障的影响作用，进而提出适当选择熔断器、加装一次消谐线圈与二次消谐线圈的解决方案，以达到避免电压互感器烧毁与避免熔断器反复熔断的效果。在未来的研究过程中，应重视对电压互感器烧毁与一次保险熔断故障的综合研究，最大程度解决相应质量事故。

＊ [1]杨德浩.从一起电压互感器烧毁事故谈铁磁谐振的防范[J].农村电工,2017,2504:29-30.

＊ [2]刘晓芳,黄铮.500kV变电站(换流站)备用电源高压保险熔断故障原因分析及治理措施[J].广东科技,2016,2502:34-35.

＊ [3]刘晓芳,黄铮.500kV变电站(换流站)备用电源高压保险熔断故障原因分析及治理措施[J].广东科技,2016,2502:34-35.