孫鎖龍

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東 聊城 252400）

間歇性單相接地是非常態(tài)化的電網(wǎng)運(yùn)行模式，其處于間歇性接地過(guò)程時(shí)，互感器設(shè)備內(nèi)部的電壓會(huì)發(fā)生劇烈的變化，在此，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地比較常見(jiàn)，若不對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、處理，其會(huì)產(chǎn)生巨大的問(wèn)題，電路系統(tǒng)正常運(yùn)行會(huì)受到嚴(yán)重阻礙?；陂g歇性單相接地情況的分析，探討電壓互感器內(nèi)部的暫態(tài)過(guò)程，了解其原理，進(jìn)而為故障排除奠定良好的基礎(chǔ)。

1 電壓互感器概述

在系統(tǒng)中，電壓互感器主要承擔(dān)一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的連接作用，基于互感器設(shè)備的應(yīng)用，若在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)電壓值增加的情況，互感器設(shè)備內(nèi)部的鐵芯構(gòu)件會(huì)發(fā)生巨大的變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)反應(yīng)?；陔姶鸥袘?yīng)原理，電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生二次電壓，在此過(guò)程中，若對(duì)互感器線圈匝數(shù)、電壓大小進(jìn)行變動(dòng)，則電磁電壓值也會(huì)發(fā)生明顯的改變，使其形成具有差異的電壓值?；诨ジ衅麟妷褐档牟煌?，按照不同的類型可以將其分為光電互感器、電子互感器、儀表互感器等。當(dāng)電壓互感器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，互感器設(shè)備會(huì)處于恒定空載模式，造成其阻抗持續(xù)較低?；诮拥厍闆r對(duì)互感器進(jìn)行分析，若三相接地效果良好，則電網(wǎng)系統(tǒng)電壓值會(huì)比較穩(wěn)定，但若出現(xiàn)間歇性單相接地情況，則沒(méi)有接地的三相電壓值會(huì)隨之增加。通常情況下，互感器設(shè)備與電路系統(tǒng)處于串聯(lián)的狀態(tài)，單相接地會(huì)致使系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞。基于互感器結(jié)構(gòu)特征分析，互感器中的鐵芯元件不會(huì)發(fā)生感應(yīng)，因此，電路系統(tǒng)需要充足的電容量，在單相接地時(shí)，電壓會(huì)快速增加，最終會(huì)超出設(shè)備、元件的負(fù)荷能力，致使線路荷載電壓值過(guò)高，致使互感器設(shè)備出現(xiàn)故障，若情況比較嚴(yán)重，則整個(gè)電路系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)停電問(wèn)題，影響人們的日常生產(chǎn)以及生活。

2 電壓互感器電流運(yùn)行原理

基于暫態(tài)分析的方式，能夠了解互感器內(nèi)部是否處于故障情況。在對(duì)其暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析時(shí)，需要結(jié)合變壓器類型、參數(shù)、連接情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行暫穩(wěn)態(tài)分析?；谀臣彝ル娐废到y(tǒng)的分析，系統(tǒng)中包括3 個(gè)電勢(shì)力，在不同的電壓狀態(tài)下，線路設(shè)備的電容量值也會(huì)發(fā)生改變，可分別應(yīng)用A、S、D 表示，其中性點(diǎn)電壓位置電容值用0 表示，在運(yùn)行過(guò)程中與互感器處于對(duì)應(yīng)狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)處于接地狀態(tài)時(shí)，若其為電容接地狀態(tài)，則互感器設(shè)備會(huì)起到橋梁的作用。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，若電力系統(tǒng)的線路存在明顯的差異，則電壓值會(huì)呈現(xiàn)出些許的不同，相比較而言，絕緣層較高位置要低，電壓較高。當(dāng)設(shè)備處于單相接地狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的溫度會(huì)逐漸升高，甚至?xí)斐蓢?yán)重的系統(tǒng)故障。若電網(wǎng)處于單相接地狀態(tài)，當(dāng)互感器設(shè)備運(yùn)行時(shí)，其發(fā)生概率也會(huì)比較高，在暫態(tài)分析過(guò)程中，對(duì)電流進(jìn)行分析，對(duì)于了解故障發(fā)生率，明確故障問(wèn)題具有重要價(jià)值?；陔妷夯ジ衅鞯碾娏鬟\(yùn)行原理分析，明確其在處于接地狀態(tài)時(shí)的電流機(jī)理，通過(guò)暫態(tài)分析的方式，了解互感器的狀態(tài)。

3 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試電壓互感器勵(lì)磁特性

基于互感器的勵(lì)磁特性分析，對(duì)其特征進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行涌流試驗(yàn)，觀察其勵(lì)磁特性?；谠囼?yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備處于單相接地情況時(shí)，電流與電壓成正比例關(guān)系，若線路、設(shè)備通過(guò)電壓增加，電流也會(huì)明顯增強(qiáng)，但其不會(huì)表現(xiàn)出線性特征。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)電壓值增加之后，其電流增長(zhǎng)速度之間存在明顯變化時(shí)，基于勵(lì)磁涌流實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所建立的穩(wěn)態(tài)模型，電壓狀態(tài)若不同，互感器設(shè)備的涌流數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)差異，基于實(shí)驗(yàn)中對(duì)電流以及電壓數(shù)值的對(duì)比，在接地情況下，互感器涌流數(shù)據(jù)提取，在飽和情況下，電壓值會(huì)逐漸變大，若電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)間歇性接地情況，對(duì)其進(jìn)行暫穩(wěn)態(tài)分析，使其不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部故障的情況?；趯?shí)驗(yàn)室對(duì)比分析，電壓與電流數(shù)據(jù)變化基于涌流數(shù)值實(shí)現(xiàn)，電波變化周期為2.3s，常數(shù)值為0.02s。

4 案例分析

（1）案例概況。莘縣公司某110kV 變電站設(shè)計(jì)為雙母線接線方式，使其處于并聯(lián)供電的狀態(tài)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，電壓過(guò)高致使設(shè)備出現(xiàn)局部溫度過(guò)高，互感器設(shè)備出現(xiàn)故障。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維調(diào)查研究表明，互感器設(shè)備故障問(wèn)題為保險(xiǎn)絲熔斷，致使數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常。在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，記錄儀記錄了電壓的異常變化情況，以可視化數(shù)據(jù)的方式，對(duì)其進(jìn)行了展示?；阡洸ㄇ€分析，數(shù)值對(duì)應(yīng)此過(guò)程中的電壓與電流，基于周期的轉(zhuǎn)換，使其突變，最終變?yōu)?。在此，設(shè)備接地兩相電壓出現(xiàn)異常，電壓數(shù)值持續(xù)上升，經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其處于電壓接地狀態(tài)。此外，電壓與電流處于波動(dòng)狀態(tài)下，電阻出現(xiàn)異常情況。

（2）電壓、電流值分析。在此過(guò)程中，電網(wǎng)設(shè)備處于單相接地狀態(tài)，基于互感器內(nèi)部故障情況，對(duì)其進(jìn)行暫態(tài)分析。單相接地電壓穩(wěn)定，但其余兩項(xiàng)電壓處于迅速增加的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)，電壓值迅速上升了4 倍以上，達(dá)到了電壓的峰值，使其處于330V。在此過(guò)程中，互感器設(shè)備必然會(huì)達(dá)到臨界點(diǎn)，致使互感器的鐵芯熔斷、設(shè)備出現(xiàn)故障。在故障情況下，互感器設(shè)備的勵(lì)磁電流會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯?lì)磁涌流，相比較正常電流而言，電流會(huì)經(jīng)過(guò)互感器設(shè)備以及熔斷器元件，基于勵(lì)磁特性，對(duì)互感器出現(xiàn)勵(lì)磁沖擊波的情況進(jìn)行分析，測(cè)量當(dāng)時(shí)的電流值。在此案例中，互感器穩(wěn)定電壓值為3V，此電壓值對(duì)應(yīng)的電流值為0.4A，若其處于峰值，則可以達(dá)到0.5A。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，電壓常數(shù)值為120V，電壓最高值在140V 上下?；趧?lì)磁特性對(duì)其電壓、電流的運(yùn)行數(shù)值進(jìn)行計(jì)算、推理，當(dāng)電壓變化波動(dòng)在0.75 倍以內(nèi)時(shí)，其通過(guò)的電流也可以達(dá)到50A，其高于標(biāo)準(zhǔn)電流100 倍以上。

當(dāng)互感器設(shè)備處于單相間歇性接地時(shí)，電壓處于反復(fù)波動(dòng)變化狀態(tài)下，其通過(guò)電流也處于不斷的變化過(guò)程中。若互感器設(shè)備鐵芯通過(guò)電流值達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生無(wú)法控制的狀態(tài)，致使其達(dá)到熔斷點(diǎn)，設(shè)備出現(xiàn)十分嚴(yán)重的故障情況。在此案例中，電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障，其他兩相電壓會(huì)出現(xiàn)故障，致使其出現(xiàn)涌流熱效應(yīng)。

（3）互感器穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果?；诎咐姆治觯?dāng)電網(wǎng)處于單相接地時(shí)，對(duì)互感器設(shè)備的勵(lì)磁特征進(jìn)行分析，觀察其暫穩(wěn)態(tài)的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)其電流、電壓均處于不穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。在此過(guò)程中，可以得到以下結(jié)論。首先，若互感器設(shè)備出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障問(wèn)題，通常情況下，會(huì)伴隨著電壓與電流的波動(dòng)變化，致使通過(guò)數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常?；诓⒙?lián)模型對(duì)其進(jìn)行暫穩(wěn)態(tài)分析，使其能夠形成穩(wěn)態(tài)的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)其由于電網(wǎng)設(shè)備處于單相接地狀態(tài)，致使其出現(xiàn)波動(dòng)，穩(wěn)態(tài)性缺失，這是導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的機(jī)理問(wèn)題。其次，在單相接地過(guò)程中，數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的異常，通過(guò)勵(lì)磁特性的分析，能夠了解互感器設(shè)備通過(guò)電流的情況。此外，線路系統(tǒng)處于電壓互感器切換狀態(tài)，通過(guò)互感器設(shè)備鐵芯的磁場(chǎng)效應(yīng)，致使其在運(yùn)行過(guò)程中的電流值、電壓值處于峰值，使其能夠產(chǎn)生巨大的熱量，進(jìn)而導(dǎo)致其出現(xiàn)熔斷反應(yīng)。若單相線路不處于接地狀態(tài)，中性點(diǎn)變化不夠穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部電壓或處于反復(fù)變化之中，致使其產(chǎn)生暫歇?dú)饬鳎罱K導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的異常，各元件也出現(xiàn)反復(fù)的變動(dòng)。所以，基于暫態(tài)穩(wěn)定性分析，若其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)間歇性單相接地故障，互感器作為測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)的傳感裝置，其會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的暫態(tài)過(guò)程，致使互感器通過(guò)電流、電壓均產(chǎn)生巨大的變化。通過(guò)暫態(tài)分析的方式，經(jīng)過(guò)反復(fù)的對(duì)比。計(jì)算、論證，了解互感器設(shè)備的故障機(jī)理，明確其故障的因素，能夠快速了解設(shè)備的接地狀態(tài)，對(duì)互感器設(shè)備故障因素進(jìn)行排除。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，電網(wǎng)中互感器設(shè)備若發(fā)生故障，則電路中的電壓、電流均會(huì)發(fā)生異常?；趩蜗嘟拥貢r(shí)的互感器內(nèi)部暫態(tài)分析，是觀察設(shè)備是否處于穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，基于電流運(yùn)行機(jī)理、電路故障機(jī)理對(duì)單相接地時(shí)的暫態(tài)情況進(jìn)行分析，了解此過(guò)程中互感器的磁場(chǎng)效應(yīng)，并觀察設(shè)備線路中性點(diǎn)是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)暫態(tài)分析的方式，觀察其是否處于故障狀態(tài)。