張敏

（遼寧省阜新市清源污水處理有限公司，遼寧 阜新123000）

10kV配電所設(shè)備的運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)生電氣故障，造成物質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的損失，加強(qiáng)對(duì)10kV配電所設(shè)備運(yùn)行電氣故障的預(yù)防和處理，對(duì)加強(qiáng)設(shè)備保護(hù)，有效降低故障發(fā)生時(shí)設(shè)備的損壞程度，保證設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行有著重要意義。以下是對(duì)10kV配電所設(shè)備及電氣故障簡(jiǎn)要分析和相關(guān)處理的探討。

1 相間短路故障的相關(guān)分析與處理

1.1 事故案例

事故1：阻容吸收器單相擊穿拉弧導(dǎo)致相間短路，燒壞柜內(nèi)母線。

某10kV配電所的一臺(tái)10kV出現(xiàn)柜，裝設(shè)有阻容吸收器用于過(guò)電壓保護(hù)，在高度潮濕天氣時(shí)發(fā)生相間短路，出現(xiàn)柜、進(jìn)線柜相繼跳閘，出線柜內(nèi)真空開(kāi)關(guān)下側(cè)母線燒毀。

事故2：某10kV配電所的一臺(tái)10kV PT柜由于電壓互感器內(nèi)絕緣擊穿，同時(shí)額定電流0.5A的RN2熔斷器管爆裂，造成相間短路，柜內(nèi)三相中的兩相熔管炸碎，隔離開(kāi)關(guān)下樁以下母線燒毀，PT柜柜門(mén)被炸飛出。

從以上兩次事故中可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的初始均是單相接地故障，繼而發(fā)展成為相間故障，造成惡劣后果。10kV配電系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)仍可以繼續(xù)運(yùn)行1～2小時(shí)。經(jīng)過(guò)對(duì)事故1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物分析認(rèn)為：①、器件本身絕緣水平在高度潮濕天氣是有所下降，其外表面爬電距離已經(jīng)不夠，初始時(shí)出現(xiàn)放電、拉弧，從而使該相發(fā)生擊穿現(xiàn)象。②、出現(xiàn)單相擊穿后，由于該組阻容吸收器接地電阻過(guò)大 [實(shí)測(cè)25.4歐姆（系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求不大于1歐姆）與接地系統(tǒng)接觸不良]，使得接地電弧進(jìn)一步加強(qiáng)，出現(xiàn)局部過(guò)電壓，導(dǎo)致臨近一相擊穿，引起兩相間短路，繼而因電弧飛弧引發(fā)三相相間短路。10kV電壓互感器故障一般不會(huì)引起除互感器本體和該相熔斷器以外設(shè)備的損壞，但事故2中卻造成內(nèi)三相中的兩相熔斷器熔管炸碎，隔離開(kāi)關(guān)下樁以下母線燒毀，PT柜柜門(mén)被炸飛出這樣嚴(yán)重的后果，是何原因呢？經(jīng)過(guò)對(duì)事故2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物分析認(rèn)為：⑴、電壓互感器本身鐵芯性能不良在運(yùn)行時(shí)發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致內(nèi)絕緣擊穿，互感器線圈接地，引起熔斷器熔斷。⑵、熔斷器內(nèi)充裝的滅弧絕緣材料不純凈，在熔斷器熔斷時(shí)不能有效熄滅電弧，反而變成一個(gè)有一定阻值的負(fù)載，在熔斷器管內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生電弧使互感器保持通電，直至電壓互感器發(fā)生爆炸引起另外兩相一起相間短路。⑶、通過(guò)對(duì)幸存的另外一只熔斷器熔斷熔芯后進(jìn)行試驗(yàn)表明，工頻電壓達(dá)到10KV時(shí)即產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)電現(xiàn)象，根本不滿足絕緣要求。檢驗(yàn)爆裂的兩只熔斷器的充裝材料也發(fā)現(xiàn)，純白的二氧化硅填充物中混合大量的泛黃色的普通沙子。

1.2 相間短路電氣事故的應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)以上兩項(xiàng)事故分析，總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

在柜內(nèi)裝設(shè)自動(dòng)除濕裝置，如凝露控制器配套加熱器，保持柜內(nèi)干燥。⑵、搞好柜內(nèi)電器接地及柜體接地，保證其接地電阻符合設(shè)計(jì)要求，避免在單相接地時(shí)出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象引起局部過(guò)電壓和相間短路。⑶、加強(qiáng)柜內(nèi)母線絕緣處理，用10KV等級(jí)的熱縮絕緣套管將柜內(nèi)母線、觸頭裸露部分有效包裹，杜絕因電弧而導(dǎo)致母線相間短路。⑷、電壓互感器在10kV配電器件是比較容易損壞的電器元件，在成批采購(gòu)其保護(hù)熔斷器熔管時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抽檢耐壓試驗(yàn)。

2 10KV母線電壓互感器一次側(cè)熔斷器熔絲經(jīng)常熔斷的故障分析與處理

10KV母線電壓互感器一次側(cè)熔斷器熔絲經(jīng)常熔斷的故障，造成電量計(jì)量不準(zhǔn)、成本增加、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)下降等有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，提出解決幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，供同行參考

2.1 原因分析

運(yùn)行中的10KV母線電壓互感器除了因其內(nèi)部線圈發(fā)生匝間、層間或相同短路以及一相接地故障，使其一次側(cè)熔絲熔斷外，還可能由以下幾個(gè)原因造成一次側(cè)熔絲熔斷：

一、二次回路發(fā)生故障。當(dāng)電壓互感器的二次回路及設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能造成電壓互感器過(guò)電流，若同時(shí)電壓互感器的二次側(cè)熔絲選用不合理，則能造成一次側(cè)熔絲熔斷。

系統(tǒng)發(fā)生單相間歇電弧接地。由于這時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓，其值可達(dá)到正常電壓的3-3.5倍，能使電壓互感器的鐵芯飽和，激磁電流急劇增加，引起高壓熔斷器熔絲熔斷。

鐵磁共振。近年來(lái)由于配電線路的大量增加以及用于電壓互感器數(shù)量的增加，使得10KV配電系統(tǒng)的電氣參數(shù)發(fā)生了很大的變化，逐漸形成了諧振條件，加之電磁式電壓互感器的勵(lì)磁特性不良，因此鐵磁諧振經(jīng)常發(fā)生。在系統(tǒng)諧振時(shí)，電壓互感器上將產(chǎn)生過(guò)電壓或過(guò)電流，激磁增加，造成電壓互感器一次側(cè)熔斷器熔絲熔斷。

根據(jù)配電所的實(shí)際情況，經(jīng)調(diào)查分析，了解到10KV系統(tǒng)發(fā)生單相接地，是因鐵磁共振引起的，它是造成電壓互感器高壓熔斷器熔絲熔斷的主要原因。

我們知道，10KV系統(tǒng)是中性電不接地的，但是電壓互感器的高壓側(cè)中心點(diǎn)卻是接地的，而且10KV系統(tǒng)有許多電纜出線，各相對(duì)地電容在分析問(wèn)題時(shí)必須考慮進(jìn)去，故我們可以畫(huà)一個(gè)10KV系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，加以說(shuō)明。如圖（a）所示。圖中電源代表發(fā)電機(jī)，中性點(diǎn)不接地；Ca、Cb、Cc 為三相對(duì)地等值電容；La、Lb、Lc代表電壓互感器一側(cè)的三個(gè)線圈的電感，實(shí)際上電壓互感器的一次側(cè)三個(gè)線圈就是三個(gè)帶鐵芯的線圈。當(dāng)C相的K點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)的等值電路如圖（b）所示，因?yàn)镃c和Lc被短路失去作用，在圖中沒(méi)有示出。這時(shí)，拿Ca和La來(lái)看（對(duì)Cb、Lb也可同樣分析），它兩正組成一并聯(lián)回路，兩端作用著電壓Uca=Ux(Ux為相電壓)。由于電壓互感器的線圈是個(gè)鐵芯線圈；且與電容并聯(lián)，構(gòu)成了可能產(chǎn)生鐵磁共振的電路。如果具備以上條件，當(dāng)電壓或電流一旦發(fā)生變化時(shí)就能產(chǎn)生鐵磁共振。在單相接地瞬間，完好相對(duì)地電壓升高，使電容電流增加，總電流起了變化，就能引起共振。當(dāng)這種并聯(lián)電路發(fā)生電流鐵磁共振時(shí)，又能使鐵芯線圈（電壓互感器一次線圈）的電流增大十幾倍，這樣，就使電壓互感器的高壓熔斷器熔絲熔斷。

2.2 采取的措施和處理方法

一般簡(jiǎn)單可行的辦法是在電壓互感器開(kāi)口三角繞組兩端接上一個(gè)電阻，以增加回路阻尼，使諧振不易發(fā)生，接入電阻數(shù)值約為幾十歐，要小于0.45Xj(Xj為低壓側(cè)的工頻激磁感抗)。

2.3 改進(jìn)效果

10KV母線電壓互感器開(kāi)口三角繞組兩端接一個(gè)60W白熾燈后，經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行，沒(méi)有再發(fā)生電壓互感器一次熔斷器因鐵磁共振而引起熔絲熔斷的現(xiàn)象。即降低成本，又提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，效果顯著。

[1]水利電力出版社出版.《工業(yè)電氣設(shè)備及其運(yùn)行》

[2]徐臘元，高雙梅.《我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向》.農(nóng)村電氣化。1998.7（4）

[3]洪良山.變電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展.電力自動(dòng)化設(shè)備.1999.19（4）