10kV电压互感器烧毁事故分析及防范措施

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摘要：承德供电兴隆分公司发生过两起10kV三相五柱电压互感器烧毁事故，从事故分析出发，分析了该事故发生的原因，其主要原因铁磁谐振过电压。由此事故分析及理论分析和实验，对避免类似事故的发生提出了防范的措施及注意事项。
关键词：电压互感器　事故分析 防范措施
        1 现场情况 

        兴隆供电分公司所属两座35kV综合自动化变电站，中性点不接地方式运行，采用的是电磁式三相五柱式电压互感器，型号为JSZW-10，两站自运行起分别在一年内发生电压互感器烧毁事故，根据事故调查分析，均是由铁磁谐振过电压引起。
        为了使监视中性点不接地的电力系统发生接地时得到报警信号，通常是把三线圈电压互感器的一次侧接成星形，中性点接地；二次侧也是星形，中性点也接地；三次侧是辅助线圈，接成开口三角形。接线图如下：
        这样的系统中性点是不稳定的。虽然它能够给出真正的接地故障信号，但系统的对地容抗和互感器饱和时的励磁电抗达到一定的比例时，就会发生铁磁谐振，产生的过电压也会发生故障信号，同时由于该型号电压互感器的伏安特性较差，发生铁磁谐振时，电压互感器的三相电流将达到励磁电流的数十倍甚至一百倍，此时极易造成电压互感器线圈过热烧毁事故。
        2 原因分析
        2.1 电压互感器伏安特性的影响。H·A·Peterson曾对两种典型伏安特性的铁芯电感进行模拟试验。[2]
        铁芯电感的伏安特性愈好，即铁芯饱和得愈慢，谐振区愈向右移，也即谐振所需要的阻抗参数XC0/XL愈大；反之，愈向左移，即谐振所需XC0/XL愈小。还可以看出，谐振区域与阻抗比XC0/XL有直接关系，对于1/2分频谐振区，阻抗XC0/XL约为0.01~0.08;基波谐振区，XC0/XL约为0.08~0.8;高频谐振区， XC0/XL约为0.6~3.0.当改变电网零序电容时，XC0/XL 随之改变，回路中可能出现由一种谐振状态转变为另一种谐振状态。如果零序电容过大或过小，就可以脱离谐振区域，谐振就不会发生。考虑到电力系统中运行着的电压互感器及系统的具体情况总与模拟情况有差异，因此，H·A·Peterson的模拟试验结果，仅用来定性估计系统阻抗参数的匹配情况，而对于不同型号、不同出厂日期、不同厂家制造的电压互感器，其谐振区域应根据实际试验加以确定。
        在现场，一般可以测量出电网的对地电容电流，进而 计算 出对地电容，由XC0/XL估算该电网是否处于谐振区。若在谐振区，再进一步判定可能是哪一种谐振。电网的电容电流也可用下列经验公式计算  Ic=3Ux×103/Xco
        式中Ic-电容电流，A；
        Ux-电网运行相电压，kV；
        Xco-线路对地容抗，Ω。
        可知，当X0/Xm＜0.01时，不发生谐振；随着（X0/Xm）的增大，依次发生1/2分频、基频、三倍频谐振，相应地，发生谐振所需的外加电压也逐渐增大。由于运行中的一般都是额定相电压（0.58Ur，Ur为额定线电压），因此1/2分频时较多发生基波谐振，高次谐波的谐振较少。分频谐振的频率并非严格等于1/2次，分频谐振时，铁心高度饱和，励磁电流剧增数十甚至一百倍，导致电压互感器烧毁或保护用熔断器熔断。