10kV電壓互感器燒毀事故分析及防范措施

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摘要：承德供電興隆分公司發(fā)生過(guò)兩起10kV三相五柱電壓互感器燒毀事故，從事故分析出發(fā)，分析了該事故發(fā)生的原因，其主要原因鐵磁諧振過(guò)電壓。由此事故分析及理論分析和實(shí)驗(yàn)，對(duì)避免類(lèi)似事故的發(fā)生提出了防范的措施及注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：電壓互感器　事故分析 防范措施
        1 現(xiàn)場(chǎng)情況 

        興隆供電分公司所屬兩座35kV綜合自動(dòng)化變電站，中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行，采用的是電磁式三相五柱式電壓互感器，型號(hào)為JSZW-10，兩站自運(yùn)行起分別在一年內(nèi)發(fā)生電壓互感器燒毀事故，根據(jù)事故調(diào)查分析，均是由鐵磁諧振過(guò)電壓引起。
        為了使監(jiān)視中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)得到報(bào)警信號(hào)，通常是把三線圈電壓互感器的一次側(cè)接成星形，中性點(diǎn)接地；二次側(cè)也是星形，中性點(diǎn)也接地；三次側(cè)是輔助線圈，接成開(kāi)口三角形。接線圖如下：
        這樣的系統(tǒng)中性點(diǎn)是不穩(wěn)定的。雖然它能夠給出真正的接地故障信號(hào)，但系統(tǒng)的對(duì)地容抗和互感器飽和時(shí)的勵(lì)磁電抗達(dá)到一定的比例時(shí)，就會(huì)發(fā)生鐵磁諧振，產(chǎn)生的過(guò)電壓也會(huì)發(fā)生故障信號(hào)，同時(shí)由于該型號(hào)電壓互感器的伏安特性較差，發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，電壓互感器的三相電流將達(dá)到勵(lì)磁電流的數(shù)十倍甚至一百倍，此時(shí)極易造成電壓互感器線圈過(guò)熱燒毀事故。
        2 原因分析
        2.1 電壓互感器伏安特性的影響。H·A·Peterson曾對(duì)兩種典型伏安特性的鐵芯電感進(jìn)行模擬試驗(yàn)。[2]
        鐵芯電感的伏安特性愈好，即鐵芯飽和得愈慢，諧振區(qū)愈向右移，也即諧振所需要的阻抗參數(shù)XC0/XL愈大；反之，愈向左移，即諧振所需XC0/XL愈小。還可以看出，諧振區(qū)域與阻抗比XC0/XL有直接關(guān)系，對(duì)于1/2分頻諧振區(qū)，阻抗XC0/XL約為0.01~0.08;基波諧振區(qū)，XC0/XL約為0.08~0.8;高頻諧振區(qū)， XC0/XL約為0.6~3.0.當(dāng)改變電網(wǎng)零序電容時(shí)，XC0/XL 隨之改變，回路中可能出現(xiàn)由一種諧振狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N諧振狀態(tài)。如果零序電容過(guò)大或過(guò)小，就可以脫離諧振區(qū)域，諧振就不會(huì)發(fā)生。考慮到電力系統(tǒng)中運(yùn)行著的電壓互感器及系統(tǒng)的具體情況總與模擬情況有差異，因此，H·A·Peterson的模擬試驗(yàn)結(jié)果，僅用來(lái)定性估計(jì)系統(tǒng)阻抗參數(shù)的匹配情況，而對(duì)于不同型號(hào)、不同出廠日期、不同廠家制造的電壓互感器，其諧振區(qū)域應(yīng)根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)加以確定。
        在現(xiàn)場(chǎng)，一般可以測(cè)量出電網(wǎng)的對(duì)地電容電流，進(jìn)而 計(jì)算 出對(duì)地電容，由XC0/XL估算該電網(wǎng)是否處于諧振區(qū)。若在諧振區(qū)，再進(jìn)一步判定可能是哪一種諧振。電網(wǎng)的電容電流也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算  Ic=3Ux×103/Xco
        式中Ic-電容電流，A；
        Ux-電網(wǎng)運(yùn)行相電壓，kV；
        Xco-線路對(duì)地容抗，Ω。
        可知，當(dāng)X0/Xm＜0.01時(shí)，不發(fā)生諧振；隨著（X0/Xm）的增大，依次發(fā)生1/2分頻、基頻、三倍頻諧振，相應(yīng)地，發(fā)生諧振所需的外加電壓也逐漸增大。由于運(yùn)行中的一般都是額定相電壓（0.58Ur，Ur為額定線電壓），因此1/2分頻時(shí)較多發(fā)生基波諧振，高次諧波的諧振較少。分頻諧振的頻率并非嚴(yán)格等于1/2次，分頻諧振時(shí)，鐵心高度飽和，勵(lì)磁電流劇增數(shù)十甚至一百倍，導(dǎo)致電壓互感器燒毀或保護(hù)用熔斷器熔斷。