10kV母线电压互感器烧损原因分析与处理

10kV 母线电压互感器烧损原因分析与处理

李子佳

身份证号码： 51090219921014****

摘要：某变电项目因检修工作停运10k VⅡ回线路，运行人员在进行倒闸操作时，合上10k V母线联络开关，由I段母线向Ⅱ段母线充电后，运行不到3分钟，Ⅱ段母线电压互感器柜冒烟，母线电压互感器A、C相随即被烧坏，检查时还发现10k V母线I回线路B相避雷器已烧坏，造成线路单相接地。

关键词：10kv；电压互感器；烧损

1 故障原因分析

1.1 电压互感器参数选择分析

中性点不接地系统发生单相接地时，非接地的两相对地电压上升为线电压，即对地电压上升为 倍相电压。根据电力行业标准DL-T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》，电压互感器的额定电压因数应根据系统最高运行电压决定，而后者又与系统及互感器中性点接地方式直接相关。对于中性点有效接地系统，电压互感器额定电压因数可选取1.2的情况下连续运行或者是选取1.5倍的情况下运行30秒。而对于中性点不接地且无自动切除故障的中性点不接地系统，电压互感器额定电压因数应选取1.2的情况下连续运行或者选取1.9倍的情况下运行8小时。具体标准见表1。

表1 电压互感器额定电压因素标准值

注：按制造厂与用户协议、表中所列的额定时间允许缩短。

如电压互感器额定电压因数选取不当，线路单相接地时非接地相对地电压上升为 倍相电压，将远超1.2倍的连续运行标准，工频过电压将直接造成互感器铁芯过激磁而烧损。经核实，10k V母线电压互感器型号为JDZX-10，其铭牌参数中额定电压因数为1.9Un 8h，参数选型是恰当的，由此推断不是参数不配套而造成电压互感器损坏。

1.2 电压互感器烧损原因分析

10k V母线线路采用多段电缆和架空裸导线组合的方式，中性点不接地，电压互感器电感与母线线路对地电容形成回路。根据《高电压技术》的相关理论，当线路发生单相接地时，2个非接地相对地电压瞬时升高为 倍相电压。虽然互感器铭牌参数允许1.9倍相电压运行8小时，但由于电磁式电压互感器的励磁特性为非线性特性，线路单相接地的扰动冲击仍将使非接地相互感器铁芯趋于饱和，非接地相互感器感抗减小，其对地导纳也由容性变成感性。本文线路很长，正常情况下线路对地电容较大，接地相对地为容性导纳。在三相电源系统中，由于单相接地故障扰动，非接地相形成的感性导纳与接地相容性导纳相互抵消，总导纳接近于零，即形成了串联谐振现象，谐振过电压会进一步加剧互感器铁芯饱和现象。铁芯饱和会引起电流、电压波形的畸变，产生谐波。对于长线路，由于对地电容较大，回路自振频率较低，还可能产生分次谐波的谐振过电压。

DL-T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》指出，铁磁谐振产生的过电流或高电压，造成互感器损坏。特别是分次谐波谐振时，互感器相应的励磁阻抗大幅降低而导致铁芯深度饱和，此时励磁电流急剧增大，将高达额定值的数十倍甚至百倍以上，从而损坏互感器。

一般在电压互感器开口三角形绕组上装有消谐装置，当系统发生谐振时，通过消谐装置在开口三角形绕组上投入几欧姆至几十欧姆的阻尼电阻，以破坏谐振产生的条件，抑制谐振过电压。本次电压互感器烧损事故发生时，所采用的微机消谐装置未能发挥作用。

1.3 避雷器雷击击穿问题分析

10k V线路所在区域为山区多雷击区域，线路由多段电缆与架空线路组合而成，每回线路装设有3组避雷器，线路架空裸导线被雷击时，避雷器频繁损坏。经核查，所采用的避雷器标称放电电流为5k A，避雷器频繁被雷击损坏，说明其标称放电电流不满足实际雷电流放电时热稳定需要，高雷电密度区还有可能短期内被重复多次雷击，当雷击电流通过时发生了避雷器“热崩溃”。参照GB 11032-89《交流无间隙金属氧化物避雷器》，并咨询避雷器制造厂家产品实际制造情况，高雷电密度区10k V线路应选用标称放电电流为10k A的强雷电避雷器。

2 处理措施

通过以上分析，为防止单相接地引起10k V母线电压互感器烧损，主要可以采取如下几方面的处理措施。

(1）对线路实施整体改造，将线路架空裸导线及绝缘不良的电缆线更换为绝缘架空线，充分提高线路可靠性，降低雷击和其它原因引起接地故障的几率。采用绝缘架空线后，还能有效降低线路经过居民密集区引起居民触电事故的风险。

(2）将频繁被雷击区域的避雷器标称放电电流参数由5k A提高至10k A，对接地电阻值超标的避雷器接地网增加接地体至符合要求。

(3）更换电压互感器开口三角形绕组未起保护作用的消谐装置，新装置安装后通过试验确保其能可靠动作。

(4）增设单相接地直接跳闸保护功能。因10k V有2回线路，一回线路停运并不影响机组运行，因此，在线路出线侧增加一组电压互感器，将其二次电压引接至电源开关综合保护装置，任一相对地电压超过1.3倍额定值时经短延时动作跳闸。

在1、2号隔离变电站6k V侧开关增设线路相过电压保护，保护电压取自10k V出线侧。在该点增设3相电压互感器及二次接线端子箱，将10k V侧三相电压引接至6k V综合保护装置，在综合保护装置上增设相过电压保护，定值整定为≥70V，延时2s跳闸。将10k V进线电源开关过电压保护改为低电压保护，定值整定为45V，延时0.5s跳闸，以实现6k V开关跳闸线路失压时，对应10k V母线开关相继跳闸功能。

3 结束语

通过采取上述措施，黔东电厂10k V线路未再发生雷击引起的避雷器、电压互感器损坏事件。由此说明，为提高雷击频繁区域10k V架空线路的可靠性，应尽可能采用绝缘导线减少线路被雷击频次，在强雷击区域应选用高标称放电电流的避雷器。运行方式允许的情况下应完善继电保护功能，及时将接地故障线路切除，直接切除接地故障还有利于防止谐振过电压损坏整个线路的相关电气设备。

参考文献

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