一起35kV母線電壓互感器二次開口三角形短路的故障分析

胡海

摘 要：某35kV變電站站10kVⅡ段母線電壓互感器在一年內(nèi)共損壞四次，本文對事故原因進(jìn)行分析，判定故障原因為微機消諧裝置的可控硅在工作中被擊穿，導(dǎo)致電壓互感器二次開口三角形短路，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時繞組和鐵芯發(fā)熱令電壓互感器一次絕緣被破壞，造成了電壓互感器多次被燒毀的事故，最后提出了給微機消諧裝置加入保護(hù)環(huán)節(jié)的解決方案。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；二次短路；可控硅；故障分析

1.事故概況

某35kV變電站10kVⅡ段母線電壓互感器在一年的時間內(nèi)共損壞四次。Ⅱ母電壓互感器第一次燒毀時，電壓互感器二次繞組及接線情況良好，一次引線處絕緣情況良好，缺陷部位主要集中在鐵芯。電壓互感器第二次燒毀時，電壓互感器損壞情況與第一次大致相同，主要集中在鐵芯。對故障電壓互感器進(jìn)行解體后，發(fā)現(xiàn)其一次繞組存在熔斷現(xiàn)象，一次繞組絕緣被破壞，內(nèi)部環(huán)氧樹脂絕緣燒蝕嚴(yán)重。電壓互感器第三次燒毀時 電壓互感器一次側(cè)熔斷器被熔斷，B相熔斷器因高溫炸裂，電壓互感器狀態(tài)與前兩次相似。更換不同廠家的大容量電壓互感器，使用9個月后該站10kVⅡ母電壓互感器第四次被燒毀。總結(jié)四次故障特點，其每次故障情況類似。電壓互感器鐵芯在高溫下片間絕緣溶化，內(nèi)部熱擊穿，一次保險管炸裂，二次部分接線被燒熔。Ⅱ母電壓互感器前三次均采用相同型號規(guī)格產(chǎn)品，型號為JDZJ-10，容量40VA， 電壓互感器燒毀時間間隔較短。第四次更換了大容量電壓互感器，運行9個月后電壓互感器燒毀。前三次經(jīng)檢查，排除了二次短路、消諧器損壞等原因，懷疑為產(chǎn)品質(zhì)量問題，但第四次選用的大容量和不同廠家的產(chǎn)品，電壓互感器依然燒毀。

2.事故原因分析

從歷次燒損的情況可以確定，故障為發(fā)熱導(dǎo)致，且為一次繞組和鐵芯發(fā)熱，故障時電壓互感器鐵心飽和，一次繞組流過超過額定電流數(shù)倍的大電流，而一次繞組電阻電阻較大，電流增大時間，發(fā)熱嚴(yán)重，鐵損也增大，繞組及鐵心發(fā)熱使片間絕緣熔化，使渦流損耗急劇增加，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致電壓互感器燒損。導(dǎo)致電壓互感器鐵芯飽和有以下幾種可能：

（1）鐵磁諧振。10kV不接地系統(tǒng)中，電壓互感器中性點接地成為系統(tǒng)對地的唯一金屬性通道，當(dāng)系統(tǒng)對地電容充電或放電，只能通過電壓互感器中性點構(gòu)成回路，此時會有很大的涌流通過電壓互感器一次，造成鐵芯飽和。

（2）一次消諧器損壞或功能喪失。一次消諧器是一個接在星形接線電壓互感器中性點的隨電流變化的電阻，當(dāng)消諧器損壞或功能喪失時，電壓互感器鐵芯容易飽和[2]。

（3）電壓互感器二次繞組存在短路。短路時二次側(cè)流過巨大的電流，造成鐵芯嚴(yán)重飽和。

（4）電壓互感器開口三角形連接繞組短路。運行中，由于系統(tǒng)電壓只能相對對稱，因此電壓互感器開口三角形連接繞組處始終會存在比較微小的電壓，短路時這種電壓可能會使電壓互感器存在長期發(fā)熱問題，影響電壓互感器絕緣，但不會導(dǎo)致故障。而系統(tǒng)電壓波動較大，或者發(fā)生單相接地短路故障時，開口三角形處電壓會很大，短路產(chǎn)生的電流將直接使鐵芯飽和，一次繞組和鐵芯發(fā)熱燒毀。

在前三次電壓互感器燒毀后的檢查中，排除產(chǎn)品質(zhì)量問題，一次消諧器損壞等原因，在第四次時，發(fā)現(xiàn)電壓互感器開口三角形處連接的微機消諧裝置內(nèi)部雙向可控硅擊穿，導(dǎo)致開口三角形短路。正常運行時，開口三角形電壓很小，短路電流很小，對電壓互感器沒有多大影響。當(dāng)線路出現(xiàn)單相接地時，開口三角形電壓很大，會產(chǎn)生很大的短路[3]。

在系統(tǒng)正常情況下，裝置內(nèi)的可控硅處于阻斷狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時單片機觸發(fā)可控硅瞬間導(dǎo)通達(dá)到迅速消除鐵磁諧振的目的。但是由于設(shè)計上的失誤，可控硅在工作中擊穿，造成了電壓互感器二次開口三角形短路，當(dāng)系統(tǒng)單相接地時，開口三角繞組內(nèi)電流迅速增加，造成鐵芯飽和，繞組和鐵芯發(fā)熱使電壓互感器一次絕緣熱擊穿，造成了電壓互感器屢次燒毀的事故。

3.處理措施

對微機消諧裝置進(jìn)行了改進(jìn)。

4.總結(jié)

本文對一起35kV母線電壓互感器二次開口三角形短路進(jìn)行了故障分析，得出了消諧裝置的可控硅被擊穿導(dǎo)致電壓互感器二次短路是事故發(fā)生的根本原因。因此要求相關(guān)工作人員對接在互感器二次回路中的設(shè)備要有充分的了解，無論是保護(hù)裝置還是測量設(shè)備，還是消諧裝置，要有足夠的措施避免電壓互感器二次短路。

參考文獻(xiàn)：

[1]李繼房，旸洪錦，唐元媛.開口三角電壓回路短路引起的故障分析[J].電工技術(shù)，2011，（10）.

[2]全先德，盧垠西.電壓互感器二次開口三角短路故障分析[J].變壓器，2012.

[3]汪昌元.關(guān)于電壓互感器開口三角接線正確性的探討[J].中國科技縱橫，2013，（15）.