湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 王 真天津城西供電公司 王天罡

35kVI母高壓柜內(nèi)電壓互感器燒毀事故分析

湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 王 真天津城西供電公司 王天罡

電壓互感器在電力系統(tǒng)中占有重要比重，它是把高電壓按比例變成標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供計(jì)量、保護(hù)、儀表裝置使用。本文針對(duì)一起某變電站35kVI母高壓柜內(nèi)電壓互感器燒毀事故進(jìn)行探析，找出了事故原因并進(jìn)行了理論分析，用以指導(dǎo)安全生產(chǎn)，避免財(cái)產(chǎn)及人身傷亡等事件發(fā)生。

電壓互感器；事故分析；安全生產(chǎn)

0 引言

某35kV無(wú)人值守變電站35kV、10kV系統(tǒng)都為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，主變2臺(tái)，容量分別為5000kVA和2000kVA，且為并列運(yùn)行，其中35kV側(cè)I母出線(xiàn)1條，Ⅱ母出線(xiàn)2條。故障為35kVI母高壓柜內(nèi)電壓互感器，一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器接地。

1 事故簡(jiǎn)介

4月26日，運(yùn)行人員進(jìn)行常規(guī)巡視，發(fā)現(xiàn)35kVI母電壓互感器柜內(nèi)有燒焦味，在做好安全措施的前提下，打開(kāi)柜門(mén)檢查發(fā)現(xiàn)電壓互感器已燒毀，二次電纜已燒熔，柜內(nèi)的溫度傳感器和加熱器均已損壞。如圖1所示。

圖1

2 事故分析

措施一：由于該電壓互感器投運(yùn)時(shí)間并不長(zhǎng)，且柜內(nèi)工作環(huán)境良好，故排除了由于產(chǎn)品本身套管或外絕緣破損、螺絲松動(dòng)、導(dǎo)線(xiàn)受潮、鐵心疊片及繞制工藝不過(guò)關(guān)等質(zhì)量問(wèn)題，使電壓互感器燒毀。

措施二：現(xiàn)場(chǎng)將三相熔斷器取下后用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值均為30Ω左右（如圖2所示），說(shuō)明熔斷器并未熔斷。初步推斷不是由于電壓互感器本身內(nèi)部有單相接地和相間短路，或者系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)（接地、雷擊）等，產(chǎn)生鐵磁諧振，繼而產(chǎn)生過(guò)電壓，使電壓互感器的激磁電流增加，引起熔斷器熔斷或者電壓互感器燒毀。

圖2

措施三：35kVⅠ母高壓柜電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消諧器接地（如圖3所示），現(xiàn)場(chǎng)拆下電力一次消諧裝置測(cè)量其阻值為10MΩ,測(cè)量一支新的消諧器大約為13MΩ。咨詢(xún)廠(chǎng)家后得知，此消諧器并未損壞，但是新的消諧器在參數(shù)和性能上更優(yōu)越，所以現(xiàn)場(chǎng)更換了一次消諧裝置，并排除了由于線(xiàn)路發(fā)生接地故障，系統(tǒng)電氣參數(shù)發(fā)生變化，使電壓互感器鐵芯深度飽和，產(chǎn)生數(shù)安培幅值的涌流，而這種涌流尚未達(dá)到熔斷器的熔斷值，但超過(guò)了電壓互感器的額定電流，長(zhǎng)期過(guò)流狀態(tài)下導(dǎo)致的電壓互感器燒毀。

圖3

措施四：測(cè)試了電壓互感器的二次負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷超載造成一、二次電流較大，造成電壓互感器內(nèi)部繞組發(fā)熱增加，導(dǎo)致電壓互感器燒毀。

措施五：檢查電壓互感器二次接線(xiàn)盒及二次回路。二次接線(xiàn)雖已燒毀但接線(xiàn)盒內(nèi)并未出現(xiàn)短路情況。檢查Ⅰ母電壓互感器二次回路也未發(fā)現(xiàn)異常。在清理回路時(shí)發(fā)現(xiàn)二次電纜鐵槽里二次線(xiàn)已全部燒熔短接，當(dāng)時(shí)只是猜測(cè)可能是由于電壓互感器燒毀時(shí)引起。當(dāng)檢修人員在拆電壓互感器進(jìn)行更換時(shí)意外發(fā)現(xiàn)隔壁間隔安裝加熱器的地方溫度特別高，在加熱器周?chē)?0公分以?xún)?nèi)都很燙，人手根本不敢觸摸。隨即將損壞的加熱器拆除，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)加熱器緊貼著鐵皮隔板，并且沒(méi)有安裝隔熱板（如圖4所示）。此外，電壓互感器的二次線(xiàn)是單根接線(xiàn)并沒(méi)有良好的耐熱性能，并不像一般的電纜還有外殼包裹。所以推斷電壓互感器燒毀的原因可能是由于二次線(xiàn)離加熱器太近，加熱器長(zhǎng)期工作，溫度升高，加速二次線(xiàn)絕緣老化，最后導(dǎo)致二次線(xiàn)熔接在一起造成電壓互感器二次側(cè)短路，引起電壓互感器燒毀。初步推測(cè)原因后，檢修人員將柜內(nèi)清洗完畢，并更換了新的電壓互感器，試驗(yàn)班對(duì)避雷器做耐壓試驗(yàn)后均合格，保護(hù)班人員重新敷設(shè)電纜并正確接入二次線(xiàn)。經(jīng)檢查無(wú)誤，試投運(yùn)后，測(cè)量二次端子保護(hù)測(cè)量、計(jì)量電壓正常，開(kāi)口三角電壓正常，Ⅰ母對(duì)Ⅱ母電壓為零。合上二次電壓空開(kāi)，并將并列裝置打至分列位置，裝置電壓采樣正常，饋線(xiàn)保護(hù)裝置電壓正常，后臺(tái)機(jī)電壓顯示正常。

圖4

5月11號(hào)接到運(yùn)行人員電話(huà)，被告知該變電站35kVⅠ母高壓柜內(nèi)電壓互感器再次燒毀，且在35kVⅠ母電壓互感器二次并列運(yùn)行操作時(shí)，操作并列/解列把手至并列后，35kVⅡ母電壓互感器二次空開(kāi)跳閘，試合后再次跳閘。檢修人員立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)，在一切工作就緒后，檢修人員徹底排除了之前猜測(cè)的“由于加熱器過(guò)熱導(dǎo)致臨近的二次線(xiàn)熔接”的情況，并全面對(duì)故障原因進(jìn)行了查找。

運(yùn)行人員告知此次電壓互感器燒毀，35kVⅠ母出線(xiàn)故障跳閘，于是把排查工作重點(diǎn)放在二次回路上。電壓互感器不能并列，二次空開(kāi)跳閘的原因是35kVⅠ母電壓互感器燒毀后二次電纜短路，現(xiàn)場(chǎng)將35kVⅠ母電壓互感器二次線(xiàn)拆除后，可以正常并列。對(duì)照原施工二次接線(xiàn)圖，全面檢查二次回路時(shí)發(fā)現(xiàn)35kVⅡ母電壓互感器開(kāi)口三角的LN2短接至35kVⅠ母電壓互感器開(kāi)口三角的L1上，直接造成35kVⅠ母電壓互感器開(kāi)口三角短路（如圖5所示）。當(dāng)線(xiàn)路正常運(yùn)行時(shí)開(kāi)口三角無(wú)電壓，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生單相接地時(shí)電壓互感器開(kāi)口三角有一定零序電壓，此時(shí)如果電壓互感器二次短路，激磁電流迅速增大，使其燒毀。

圖5

3 理論闡述

所謂開(kāi)口三角，就是將電壓互感器的二次繞組依次首尾相接，但是不形成閉合，開(kāi)口電壓等于三相電壓的矢量和，即開(kāi)口三角采集的是零序電壓。正常情況下，三相電壓平衡，開(kāi)口三角輸出電壓矢量和為零。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，三相電壓平衡被打破，向量和等于原來(lái)的根號(hào)3倍線(xiàn)電壓，此時(shí)開(kāi)口三角的電壓等于線(xiàn)電壓，可用于故障報(bào)警；當(dāng)一相高壓熔絲熔斷時(shí)，向量和等于線(xiàn)電壓，此時(shí)開(kāi)口三角的電壓等于相電壓，可用于故障報(bào)警。所以開(kāi)口三角的作用一方面用于絕緣監(jiān)測(cè)，構(gòu)成零序電壓過(guò)濾器；另一方面用于消除鐵磁諧振。

在系統(tǒng)無(wú)接地或者三相電壓平衡的情況下，開(kāi)口三角無(wú)電壓輸出，一旦發(fā)生接地故障時(shí)，開(kāi)口三角就會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)電壓，由于本次事故中錯(cuò)誤的把35kVⅡ母電壓互感器開(kāi)口三角LN2接至35kVⅠ母電壓互感器開(kāi)口三角L1上，使其35kVⅠ母電壓互感器開(kāi)口三角短路，因?yàn)殚_(kāi)口三角不允許裝設(shè)熔斷器作其短路保護(hù)，所以引起Ⅰ母電壓互感器兩次燒毀。

4 結(jié)語(yǔ)

基于上述故障的分析，要求施工人員在接線(xiàn)、安裝、調(diào)試電壓互感器的時(shí)候一定要對(duì)照接線(xiàn)圖，認(rèn)真檢查準(zhǔn)確性，包括極性是否正確，開(kāi)口三角是否存在短路，接地是否良好，未用的繞組是否做好了絕緣，導(dǎo)線(xiàn)與端子排的連接是否對(duì)應(yīng)。驗(yàn)收人員也不能麻痹大意，在驗(yàn)收時(shí)一定要仔細(xì)復(fù)查。做到在源頭避免隱患的發(fā)生，維護(hù)電壓互感器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]石森.對(duì)35kV電壓互感器異常燒毀事故的分析與防范措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(2):191.

[2]余冬梅.電壓互感器二次接線(xiàn)錯(cuò)誤引起的故障分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2016(4):82-84.