干式電流、電壓互感器燒毀原因及預(yù)防措施

蘇 野

（國網(wǎng)雞西供電公司，黑龍江 雞西 158100）

0 引言

在電力生產(chǎn)作業(yè)中，經(jīng)常出現(xiàn)變配電站因鐵磁諧振問題導(dǎo)致的事故問題，如開關(guān)柜短路，過電壓保護(hù)設(shè)備損壞，電流、電壓互感器燒毀等。一旦出現(xiàn)上述事故問題，極易給企業(yè)帶來較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對于電力體系來說，電流、電壓互感器作為較為重要的設(shè)備元件，由于具有較為關(guān)鍵的電感特性，因此，導(dǎo)致互感器容易與其他設(shè)備、電路等容負(fù)載元件等產(chǎn)生鐵磁諧振問題，對人身安全、運行系統(tǒng)等會造成極為嚴(yán)重的危害。

1 干式電流互感器

1.1 案例說明

以220 kV 電壓互感器遭受雷擊事件為例，事發(fā)后測量該電流互感器一次與設(shè)備外殼絕緣為零，電流互感器為對地短路狀態(tài)。運維檢修部及變電運維室相關(guān)人員對該CT 進(jìn)行了解體分析，解體前電流互感器外觀完整，只有底部已經(jīng)燒漏（如圖1 所示）。二次部分除受煙熏外，經(jīng)導(dǎo)通各卷連接正常。將二次短路后，再次測量一次絕緣仍為零。將其解體后內(nèi)部其他部位完好，互感器下部燒損嚴(yán)重。拆開底蓋后發(fā)現(xiàn)，互感器一次導(dǎo)體下方與底座之間僅通過2 層絕緣皮墊相隔，距離較近，且絕緣皮墊下方仍有少量水漬，水漬在底蓋凹處留存（如圖2 所示），以此可以判斷這是造成事故的故障點。

圖1 干式電流互感器燒損外觀圖

圖2 干式電流互感器燒損內(nèi)部圖

1.2 干式電流互感器燒毀原因分析

通常情況下，造成干式電流互感器一次燒毀的原因有5點。1）電流互感器二次開路，產(chǎn)生高電壓導(dǎo)致電流互感器燒壞。2）電流互感器使用年限過長，絕緣老化，局部發(fā)生擊穿或放電，產(chǎn)生過電壓，導(dǎo)致電流互感器發(fā)熱燒壞。3）電流互感器一次連接鋁排接觸面氧化過重，接觸電阻過大，發(fā)熱導(dǎo)致電流互感器燒壞。4）用戶超負(fù)荷運行時間長，導(dǎo)致電流互感器發(fā)熱燒壞。5）由于專用變壓器用戶的斷路器再出現(xiàn)相間短路及過負(fù)荷時，斷路器不能正常跳閘，也會導(dǎo)致電流互感器出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象。而案例中的燒毀原因是使用周期較長，且周身無任何膠圈等密封措施，因此極易受潮進(jìn)雨，水珠堆積在底板凹陷處時，會導(dǎo)致一次與外殼之間的絕緣大大降低，當(dāng)其他相有接地故障時一次下端與外殼絕緣擊穿，產(chǎn)生高溫，最終導(dǎo)致電流互感器燒毀。

1.3 針對燒毀原因進(jìn)行的預(yù)防措施

首先，裝設(shè)看門狗斷路器，避免由于分支故障波及整條饋線出現(xiàn)停電現(xiàn)象，尤其是能保證用電側(cè)單相接地時分置斷路器能可靠跳閘，然后將計量用電流互感器接至斷路器后面，以確保計量電流互感器發(fā)生故障時，斷路器和避雷器正確動作切除故障。其次，加強用戶高壓計量電流互感器及避雷器高壓絕緣試驗，及早了解計量電流互感器絕緣老化程度，及時更換，避免出現(xiàn)由于計量電流互感器燒壞導(dǎo)致停電。最后應(yīng)定期清掃用戶設(shè)備，減少污閃，避免絕緣降低。

2 電壓互感器

2.1 電壓互感器燒毀的原因

工程實踐表明，導(dǎo)致電壓互感器燒毀的原因較多，結(jié)合實際工作問題進(jìn)行探討可發(fā)現(xiàn)，燒毀原因主要在于諧振，而諧振的起因較多。發(fā)生諧振現(xiàn)象后，電壓、電流量會明顯上升，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了互感器燒毀問題。

2.1.1 電力系統(tǒng)的鐵磁諧振

某供電站在運行過程中，自設(shè)備投入使用開始，發(fā)生了多起電壓互感器燒毀問題，因此，必須及時對技術(shù)參數(shù)、操作條件等進(jìn)行分析。變電站在停電后，對供電系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢修，恢復(fù)供電后出現(xiàn)了互感器燒毀的事故問題。技術(shù)人員進(jìn)行了設(shè)備測試，結(jié)果表明，電壓互感器如果正常運行，電流量不會導(dǎo)致嚴(yán)重的燒毀事故，即互感器設(shè)備本身不存在質(zhì)量缺陷。因此，懷疑燒毀的原因是系統(tǒng)存在問題。對于單相并聯(lián)線路圖，以IC 為電容電流、IL 為電感電流，當(dāng)二者數(shù)值相同時，該線路的總電流可以認(rèn)作是零，此時電感電流、電容電流的實際數(shù)值可能會較高。當(dāng)電壓互感器鐵芯飽和時，電流感性容量一旦發(fā)生跳躍性的變化，便會在回路中產(chǎn)生電壓[1]。對整個電力系統(tǒng)而言，此時空載線路多、負(fù)荷小，易引發(fā)鐵磁諧振，進(jìn)而會導(dǎo)致互感器故障。

2.1.2 接地方法不對

在電網(wǎng)運行過程中，在部分中性點不接地的情況下，母線系統(tǒng)在電網(wǎng)充電、放電環(huán)節(jié)中，均以YO 接線方法完成。接線構(gòu)成回路后，電流會經(jīng)過一次繞組，系統(tǒng)便會經(jīng)由勵磁電感、電容等構(gòu)成回路，會形成鐵磁諧振。外界加電壓后，便會形成諧波現(xiàn)象，結(jié)果會導(dǎo)致互感器的熔絲發(fā)生升溫，溫度過高后便會產(chǎn)生燒毀現(xiàn)象。

2.1.3 單相接地故障

對于電力系統(tǒng)而言，如果出現(xiàn)了單相接地故障，在未發(fā)生故障的線路區(qū)域中，電壓作為線電壓，電容電流增加，進(jìn)而會導(dǎo)致線路電流增大，最終導(dǎo)致諧振。此外，對單相接地體系而言，一旦出現(xiàn)間歇電弧接地現(xiàn)象，該體系的電壓就會陡增，且遠(yuǎn)大于額定電壓，最終的結(jié)果是導(dǎo)致電壓互感器設(shè)備的鐵芯飽和，電流明顯提高，互感器會發(fā)生燒毀事故。

2.1.4 倒閘操作引發(fā)互感器熔絲燒斷

倒閘操作極易引發(fā)互感器熔絲斷開，還會出現(xiàn)電壓表報錯的問題。一方面倒閘操作可能會引發(fā)過電壓，容易導(dǎo)致鐵芯飽和，另一方面，合閘時，當(dāng)三相電壓不對稱，對應(yīng)勵磁涌流的數(shù)值可能會不同，易引發(fā)鐵磁諧振現(xiàn)象。再者，三相負(fù)載不對稱會使中性點出現(xiàn)偏移，也會導(dǎo)致互感器燒毀問題[2]。

2.2 電壓互感器燒毀的預(yù)防對策

2.2.1 采用中性點不接地的方法

在操作環(huán)節(jié)中，電力系統(tǒng)可能會發(fā)生單相接地故障，易引發(fā)互感器故障。借助中性點不接地的方法可進(jìn)行解決，但是這一方法可能會導(dǎo)致三相電壓失衡，指示線路出現(xiàn)接地故障。此外，中性點在電壓過高的情況下，可能出現(xiàn)承受不住的狀況[3]。因此，建議借助消諧器、電阻接地法進(jìn)行處理，以此來有效降低電壓。

2.2.2 合理控制電壓互感求燒毀的因素

在中性點不接地情況下，發(fā)生單相弧光接地事故的概率高，因此，必須合理控制外部損壞因素，降低單相弧光接地事故的發(fā)生概率。通過合理提升電網(wǎng)絕緣性可達(dá)到這一目標(biāo)。此外，必須合理選擇一次側(cè)熔斷器。目前國內(nèi)常見的熔絲為一般熔絲，并不具有限流、滅弧的功效。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障問題，極易導(dǎo)致大規(guī)模斷電。對于10 kV 電壓互感器而言，建議選擇RN2 熔斷器，將鎳鉻材料當(dāng)做熔絲，實現(xiàn)電流的有效控制。

2.2.3 饋供線路的合理投入

結(jié)合工程實踐可以發(fā)現(xiàn)，積極投入饋供線路可有效降低諧振出現(xiàn)的概率。必要時可先投入一條空線路，從而達(dá)到改變?nèi)菪噪娏鞯哪康?，降低諧振事故發(fā)生概率。必須積極對電網(wǎng)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)。對于電網(wǎng)企業(yè)的工作人員而言，必須積極進(jìn)行機(jī)械工作經(jīng)驗、事故教訓(xùn)的總結(jié)，保證操作順序、運行方法的可靠性。必須加強熔絲更換步驟的規(guī)范化處理。一旦電網(wǎng)發(fā)生異常狀況，相關(guān)作業(yè)人員必須保持頭腦清醒，結(jié)合表象進(jìn)行問題分析，保證高效排除故障[4]。必要時還可借助電壓互感器設(shè)備進(jìn)行避雷設(shè)備的合理安裝，降低鐵芯飽和概率，在母線上安裝電容器也可預(yù)防諧振現(xiàn)象發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，電力對于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有直接作用，是影響各行各業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素。因此，必須重視電流、電壓互感器燒毀問題。業(yè)內(nèi)學(xué)者針對這一問題已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)果表明，造成電流、電壓互感器燒毀的原因較多，對應(yīng)的解決措施也較為豐富，可借助中性點不接地的方法進(jìn)行處理。積極選擇性能良好的電流、電壓互感器，并加強饋供線路的合理投入，積極做好相關(guān)人員的培訓(xùn)工作，這樣可以明顯降低互感器燒毀事故的發(fā)生概率，保證設(shè)備的安全運行。