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電壓。由此事故分析及理論分析和實驗，對避免類似事故的發(fā)生提出了防范的措施及注意事項。
關鍵詞：電壓互感器　事故分析 防范措施
        1 現(xiàn)場情況 

        興隆供電分公司所屬兩座35kV綜合自動化變電站，中性點不接地方式運行，采用的是電磁式三相五柱式電壓互感器，型號為JSZW-10，兩站自運行起分別在一年內(nèi)發(fā)生電壓互感器燒毀事故，根據(jù)事故調(diào)查分析，均是由鐵磁諧振過電壓引起。
        為了使監(jiān)視中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生接地時得到報警信號，通常是把三線圈電壓互感器的一次側(cè)接成星形，中性點接地；二次側(cè)也是星形，中性點也接地；三次側(cè)是輔助線圈，接成開口三角形。接線圖如下：
        這樣的系統(tǒng)中性點是不穩(wěn)定的。雖然它能夠給出真正的接地故障信號，但系統(tǒng)的對地容抗和互感器飽和時的勵磁電抗達到一定的比例時，就會發(fā)生鐵磁諧振，產(chǎn)生的過電壓也會發(fā)生故障信號，同時由于該型號電壓互感器的伏安特性較差，發(fā)生鐵磁諧振時，電壓互感器的三相電流將達到勵磁電流的數(shù)十倍甚至一百倍，此時極易造成電壓互感器線圈過熱燒毀事故。
        2 原因分析
        2.1 電壓互感器伏安特性的影響。H·A·Peterson曾對兩種典型伏安特性的鐵芯電感進行模擬試驗。[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有直接關系，對于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.當改變電網(wǎng)零序電容時，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)。如果零序電容過大或過小，就可以脫離諧振區(qū)域，諧振就不會發(fā)生。考慮到電力系統(tǒng)中運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的模擬試驗結(jié)果，僅用來定性估計系統(tǒng)阻抗參數(shù)的匹配情況，而對于不同型號、不同出廠日期、不同廠家制造的電壓互感器，其諧振區(qū)域應根據(jù)實際試驗加以確定。
        在現(xiàn)場，一般可以測量出電網(wǎng)的對地電容電流，進而 計算 出對地電容，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)驗公式計算  Ic=3Ux×103/Xco
        式中Ic-電容電流，A；
        Ux-電網(wǎng)運行相電壓，kV；
        Xco-線路對地容抗，Ω。
        可知，當X0/Xm＜0.01時，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，相應地，發(fā)生諧振所需的外加電壓也逐漸增大。由于運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格等于1/2次，分頻諧振時，鐵心高度飽和，勵磁電流劇增數(shù)十甚至一百倍，導致電壓互感器燒毀或保護用熔斷器熔斷。