对35kV电压互感器异常烧毁事故的分析与防范措施

对35kV电压互感器异常烧毁事故的分析与防范措施

龚文婷任强董舒婷张若亮

中机华信诚电力工程有限公司北京市100029

摘要：在不接地系统中，电压互感器在运行中存在问题较多，PT烧毁、一次保险熔断等现象时有发生，其原因多种多样，如电压互感器质量存在问题、避雷器与电压互感器匹配不当导致雷击或操作过电压损坏设备、谐振等。文章通过对实例对35kV电压互感器异常燃烧事故的原因进行分析，并提出了改进建议。

关键词：35KV；电压互感器；异常烧毁；措施

1.35kV半绝缘电压互感器的异常烧毁事故

1.1故障发生现象

故障一：110kV某变电站35kVII母电压互感器投运时，连续两次烧毁A相保险管，致使II母电压互感器无法按时投运，后台II母电压无法进行监控；故障二：110kV某变电站监控显示I母电压UB：1.9kV、UA：36.21kV、UC：38.32kV、3U0：105.45V。15分钟后，后台显示I母UB：0kV、UA：20.38kV、UC：20.53kV、3U0：4V。后台重合闸动作，初步判断B相有瞬间接地现象。

1.2现场事故排查分析

对于故障一进行现场检查，发现A、B、C三相电压互感器外观均完好，每相的避雷器和放电计数器外观检查也均完好；故障二进行现场检查，发现A、C相电压互感器外观均完好，B相电压互感器外壳有放电烧蚀的痕迹。故对两个故障均进行了现场试验，数据如表1所示。

1.3事故发生的原因分析

从试验数据得出，故障互感器的一次绕组均已烧断，内部绝缘损毁严重。发生此类故障的原因主要是由于线路发生了单相接地故障，导致非接地相电压升高，电压互感器的电压也随之升高，电流增大，互感器的铁芯出现饱和现象，一旦满足系统的wL=1/wc谐振条件时，就会产生谐振过电压。各相感抗发生变化，中性点位漂移，产生零序电压。半绝缘电压互感器在系统出现不对称时，也很容易出现高幅值的铁磁谐振过电压。谐振过电压引起电压互感器励磁电流剧增，产生几十倍额定电流的过电流，而铁芯处于过饱和状态下，互感器二次电压变化很小，巨大的一次电流引起保险与互感器一次绕组烧断。互感器长时间磁饱和，运行在过流状态下，最终会导致互感器的烧毁与爆炸。

1.4改进措施

电力系统中半绝缘电压互感器在正常运行中只承受相电压，而全绝缘电压互感器运行中可以承受线电压，因此建议换用全绝缘的电压互感器或者电容式电压互感器；

加强互感器的质量检测准入制度，严格控制不合格产品进入电网，影响电网运行；

选用励磁特性好的电压互感器；

严格执行工作票制度，按照工作票的步骤严格执行倒闸与分合闸操作，如在投入母线时，先投电源侧断路器，切除母线时，事先切除电压互感器，在可能的情况下也可以临时断开电源变压器中性点等；

在电压互感器一次绕组的中性点上接消弧线圈，可以抑制或者消除因电压互感器饱和所引起的铁磁谐振；

2.某电压互感器由于二次接线错误引起烧毁的故障

2.1事故发生的原因

电磁感应式电压互感器的主要结构和工作原理与变压器相似，基本结构也是铁心和原、副边绕组，只是容量较小，通常仅有几十或几百伏安。它的功能是把高电压按一定的比例变或换为低电压，使得其二次侧能够准确地反映一次侧高电压的实际情况，较好地解决了高电压测量困难的问题。同时，由于它可靠地隔离了高电压，从而保证了工作人员的人身安全和设备安全。此外，电压互感器是将不同等级的一次高电压一律变换为100V的二次电压。

根据公式U,/U2=N,/N2=Ku，式中U,为原边电压;Uz为副边电压;N,为原边线圈匝数;NZ为副边线圈匝数;K“为电压互感器的额定变比。

可知，电压互感器原边线圈匝数N,很多，并接于被测高压电网上，而副边线圈匝数较少，根据能里守恒原理可知，P=UI的总值是固定的，原边的电压很大，电流很小，而副边的电压很小，那么电流肯定很大。电压互感器正常运行时，由于二次负载是测t仪表和继电器电压线圈，它们的a}#n很大，因此二次电流很小，电压互感器接近于空载状态，互感器本身通过的电流很小，它的大小决定于二次负载阴抗的大小，当互感器二次发生短路时，会产生很大的短路电流。此次事故中，B.C相的电压互感器辅助绕组同时接地，即B.C相辅助绕组短路，产生巨大的电流，大电流就意味着发热且巨大，最终导致B.C相的电压互感器烧毁。值班人员看到Uc电压表指示为零，U,,.Ue电压表不指示线电压，电压继电器不动作，保护没有发出接地报警信号，是由于二次回路出现故障，造成二次过电流，引起了C相电压互感器高压保险熔断，而不是线路单相接地的故障。U,,.Us相电压降为4kV，最后降为零，是B.C相的电压互感器烧毁过程的表现，由于接地点在C相电压互感器辅助绕组，所以即使A相电压互感器没损坏，但A相电压也显示为零。

开口三角形端电压等于三相对地电压的向童和，即U}Ua+U6+U}3U}当三相对地电压平衡时，向盆和等于零。由于三相绕组的绕制不可能完全一致，实际测t时，在三湘对称条件下，开口三角形两端大约存在10V的电压，但不能仅依靠测}3Uo的值来判断接线是否正确，更不能只是通过检查二次侧绕组的阻值来判断电压互感器二次接线的正确性。本次事故就是简单地侧量电压互感器的二次绕组阻值，用来判断二次绕组接线的正确性，结果导致了电压互感器烧毁的事故。

2.2解决措施

2.2.1更换电压互感器时，电压等级与电网运行电压相符，选用与原电压相同、极性正确、励磁特月断目近的电压互感器，并经试验合格。

2.2.2电压互感器的接线应保证正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的设备电压线圈并联，同时要注意极I}的正确性、接地必须良好、空闲绕组必须良好绝缘，必须检查核对每一根线，确保接线正确。电压互感器的外壳和二次回路的一点也应良好接地，若因二次线圈未做安全接地，万一绝缘损坏，高压窜入低压，则与二次回路接触的工作人员将有生命危险。

2.2.3接在电压互感器二次侧负荷的容里应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容里，否则，会使互感器的误差增大，难以保证测量的正确性。

2.2.4电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将烧毁电压互感器甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏，开口三角形的出线上一般不装设熔断器，这是为了避免接触不良而不发出接地信号。因为平常开口三角形的端头无电压，所以无法监视熔断器的接触清况。此外，一次侧装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障而危及一次系统的安全。

2.2.5电压互感器投六使用前，要测且拼目刀讲目间电压是否正常、相序是否是正相序且确定相位的正确性。

2.2.6在电磁式电压互感器一次绕阻中性点(N)与地之间安装消谐器，起阻尼与限流的作用，可使电压互感器避免谐振过电压，给设备运行增加一层防护。对于电网中性点不接地母线上y。接线的电压互感器一次绕组，成为该电网对地唯一金属性通道。电网对地电容通过电压互感器一次绕组有一个充放电的过渡过程。这种慢变过程使电压互感器铁芯深度饱和，当电网接地消失时，电压互感器一次绕组中会出现数安培幅值的涌流，将电压互感器高压保险熔断。即使这种涌流尚未达到熔断器的熔断值，但仍超过电压互感器额定电流，长时间处于过电流状态下运行的电压互感器也会被烧毁，继而引发其他事故。而安装了消谐器后，这种涌流将得到有效抑制，高压保险不再熔断。

结束语：在电力系统中，电力一次设备的安全稳定运行能大大提高系统供电的可靠性和稳定性，文章通过两个具体的实例针对有关电压互感器的事故进行了原因分析以及解决措施的探讨，为今后设备的维护与维修提供了有力的技术支撑，为电网的安全稳定运行提供了技术保障。

参考文献

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[2]吴玉硕,胡春江,温定筠,龚晖,王晓飞.110kV及以上电流互感器常见故障分析及防范措施[J].电气应用,2014,23:75-81.