10kV电压互感器烧毁原因浅析

1、10kV电压互感器烧毁原因浅析攀枝花电业局 冯仁义内容提要：本文主要针对一起10kV系统母线电压互感器屡次出现烧毁现象，从现场采集的故障现象及相关数据，分析了电压互感器烧坏的原因，并提出了相应的整改措施。主题词：电压互感器 铁磁谐振 过电压 接地 短路1、故障现象及相关数据 110kV某变电站10kV系统为不接地系统，母线共2段，带8回出线采用高压组合开关柜，在2008年08月26日至27日先后烧毁10kV1、3母线C相电压互感器3次，现象为本体绝缘物破裂、绝缘物溶化黑色液体流出；经加装10kV1母线电压互感器中性点消谐器投运后，在2008年08月27日00：15消谐器发热变形。致使

2、10kV系统相关保护计量，局部自动功能无法实现，这给地区供电系统的平安稳定运行带来了隐患。 2、现象分析：根据调度记录显示：该变电站10kV系统在2008年08月26日至27日，屡次出现接地故障，或经树枝间接接地。在过去出厂10 kV的电压互感器铭牌上规定，接地运行时间不许超过2小时。最近出厂的10 kV电压互感器对接地运行时间未作具体的规定。根据电压互感器制造标准规定“供中性点不直接接地系统60kV及以下中使用的电压互感器，应能承受1.9倍额定电压8小时而无损伤。该产品为大连互感器厂生产，型号为JDZJ-10，在系统中广泛运用，产品应不存在质量问题。这就说明系统长时间处在非正常情况下运行。

3、3、电压互感器概述 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。电磁感应式电压互感器其工作原理与变压器相同，等值电路与变压器的等值电路也相同，根本结构也是由铁心和一、二绕组组成。特点是容量很小且比拟恒定，正常运行时接近于空载状态。由于电压互感器本身的阻抗很小，因此一旦二次绕组发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的一次绕组接有熔断器，二次绕组可靠接地，以免一、二次绕组绝缘损毁时，二次侧出现对地高电位而造成人身和设备事故。对于测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其一次绕组电压为被测电压如电力系统的线电压，可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是一

4、次绕组为多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。线圈出现零序电压那么相应的铁心中就会出现零序磁通。为此，这种三相电压互感器采用旁轭式铁心10kV及以下时或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性即当一次绕组电压增加时，铁心中的磁通

5、密度也增加相应倍数而不会损坏。3.2相关技术规定 从上述中看出，在制造电压互感器时，已考虑到系统接地时由于两相电压升高对电压互感器的影响。10kV电压互感器铁芯磁通密度选择：正常运行时取70008000高斯，系统单相接地，未接地相电压到达1.9倍额定电压时，铁芯磁通密度在1400016000高斯，还达不到铁芯饱和程度，因此电压互感器在系统接地时不致过载运行。在运行中曾出现过烧电压互感器的事故，经试验分析，有些厂出产的电压互感器，在加上额定线电压时即相当于系统接地时的情况，铁芯已严重饱和，有载损耗增大很多，这是烧电压互感器的主要原因。4、电压互感器故障原因分析：   

6、0; 根据故障现象，经过初步判断，估计是由于下述的几个原因所致： 41产品质量问题 如果由于产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等，均可能致使电压互感器发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿，使电压互感器烧毁。 42电压互感器二次过负荷 如果电压互感器二次过负荷，会使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成电压互感器内部绕组发热增加，尤其是在电压高于额定电压情况下，电压互感器内部发热更加严重；再者，该系统属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相电压互感器更加容易发生热膨胀爆裂。 43过电压 如果电压互感器承受高于额定值很高情况

7、下，会直接导致绝缘介质受热而汽化，体积急速膨胀，而干式电压互感器内部空间有限，当压强增加到一定程度时便发生爆裂。而过电压可分为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要是由于雷击引起的。内部过电压通常包括操作过电压和谐振过电压。如当系统内开关操作，电力系统将由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态。在此转化过程中由于电力系统内部电磁能量的振荡、互换及重新分布，就可能在某些设备上，甚至在整个电力系统中产生较大的过电压。由于系统变化，使其参数满足共振条件，那么可能引起强烈的具有共振性质的振荡，并导致严重的过电压。前者称为操作过电压，后者称为谐振过电压。 44本案例原因分析：根据上述的分析，结合该站实际运行情

8、况，分析结果说明：首先不存在产品质量问题，该互产品为大连互感器厂生产，型号为JDZJ-10。从收集的资料上看，该厂产品业绩良好，在电力系统广泛应用。其次通过对电压互感器二次负荷进行统计，各级均在额定容量范围内，疑心由于二次过负荷导致损坏的理由也不成立。因此造成互感器烧毁的原因应为过电压，进一步分析，当时天气阴雨，系统也无操作，由避雷器计数器系统故障三次中最高电压为：9.7 kV X1.73=16.8kV17kV低于避雷器额定电压未动作可以得出，排除大气过电压和操作过电压可能，此过电压应为谐振过电压。由于当时10kV系统屡次发生接地故障，系统电气参数发生变化，产生激磁涌流，导致电压互感器铁芯到达

9、饱和程度，引发铁磁谐振。 铁磁谐振过电压的产生，电压互感器的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，正常运行时电压互感器的励磁阻抗很大，网络对地阻抗呈容性，三相根本平衡。但在某些扰动下，如单相接地故障的发生和消失，或者是发生单相弧光接地，电压互感器的三相铁芯受到不同的鼓励而呈现不同程度的饱和，各相感抗发生变化，由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，其电感迅速减小，当电感降到满足L1/C时，即具备谐振条件，从而产生谐振过电压。过电压导致绝缘介质受热而汽化，体积急速膨胀，而干式电压互感器内部空间有限，当压强增加到一定程度时便发生绝缘物质溶化，甚至爆裂。5、铁磁谐振的消除方法 根据以上

10、分析铁磁谐振的特性，就不难找到加以解决的方法。通常的解决方法有： 电压互感器一次的中性点加装消谐器。消谐器的作用：a、消除或阻尼PT非线性励磁特性而引起的铁磁谐振过电压，这种谐振过电压会导致系统相电压不稳定；b、能有效地抑制间隙性弧光接地时流过PT绕组的过电流，防止PT的烧毁；c、限制系统单相接地消失时在PT一次绕组回路中产生的涌流，这种涌流会损坏PT或使PT熔丝熔断；d、当系统发生单相接地后可较长时间保护PT免受损坏。电压互感器开口三角侧接入阻尼绕组。 改善电磁式电压互感器的激磁特性，或选用电容式电压互感器。 加强设备维护和检修，提高设备承受过电压的能力，减少单相接地事故的发生。 6、结束语 通过以上分析可以看出，铁磁谐振过电压对电压互感器的绝缘威胁很大，切不可将电压互感器的谐振仅仅误判为单相接地而耽误