摘要：本文通过对一起35kV母线电压互感器本体击穿事故事件进行处理分析。结合电压互感器工作和结构原理，讨论分析在系统为中性点不接地接线方式下，由于线路单相接地短路、线路断线、操作空母线等原因，进而总结出母线PT投运前选型、试验要领，并对新投35kV电压等级PT在投运前的关键点进行分析，并提出防范措施。
关键词：高压互感器、烧毁、击穿、选型、预防措施。
1 引言
按照《DLT 727-2000 互感器运行检修导则》、《云南电网电气设备装备技术原则》相关规定，电压互感器允许在1.2倍额定电压下持续运行，中性点有效接地的系统中电压互感器，允许在1.5倍额定电压下运行30秒，中性点非有效接地系统中的电压互感器，在系统无法切除对地故障保护时，允许在1.9倍额定电压下运行8小时，系统有自动切除对地故障保护时，允许在1.9倍额定电压下运行30秒。本文在临沧110kV德党变35kVI段母线PT烧毁事故作为基准点，并针对该问题提出了相应的改进措施，供变电运行、电气试验人员借鉴参考。
2 事件前系统运行概况
2017年8月6日，110kV德党变电站110kV为单母线接线方式，110kV大德线为站内主要电源点，110kV德永线作为110kV永康变的主要供电电源，35kV为单母分段接线方式，110kV1号主变供35kVI段母线，110kV2号主变供35kVII段母线，
3 事件经过
2017年8月6日下午18点左右，天气状况为：阴，接110kV德党变值班人员汇报：110kV德党变电站35kVI段母线PT B相电压异常，已无电压显示，A、C两相电压有升高现象，并报35kVI段母线PT断线告警。后经过值班人员汇报调度后，由于该站未配置小电流接地选线装置，只能进行拉路检查，在拉开35kV海山线后，A、C相电压恢复正常，母线PT断线告警无法恢复，值班人员检查现场后发现35kVI段母线PT B相熔断器熔断、B相互感器外观有明显裂纹，并有黑色物质喷出，立即汇报调度后，接令将35kVI段母线PT由运行转为检修状态。
4 原因分析
4.1铁磁谐振
在中性点不接地系统中，由于线路单相接地短路、线路断线、操作空母线等原因，在运行中往往容易激发电压互感器发生铁磁谐振。当出现铁磁谐振时，将产生高于额定值几倍甚至几十倍的过电压和过电流，会导致电压互感器高压绕组烧损；同时，在电网导线对地电容较大的系统中，其暂态过程往往容易产生超低频振荡过电流，会导致高压熔断器熔断。
当系统受到接地故障或者雷电冲击扰动引发铁磁谐振时，异相之间的电容和电感与电源构成回路。如下图所示，当铁磁谐振激发后，电磁能量就有可能通过A相的电压互感器的电感L1和B相的对地电容C3，然后流回电源，与电源构成串联谐振回路。铁磁谐振的分类一般分为三类：一是分频谐振，分频谐振发生时，线电压波形完好，相电压波形畸变，中性点电压发生偏移。实际易发生1/2、1/3频率的谐振。二是工频谐振，工频谐振的现象和分频不一样，有虚接地现象，谐振频率为50Hz，工频谐振时两相电压较高。三是高频谐振，系统中高频谐振发生情况较少，主要以100Hz谐振为主。电力科学研究院通过仿真及试验平台可以模拟高频谐振，过电压倍数较高。
4.2低频饱和电流
系统单相弧光接地时，不但可能会引起铁磁谐振，当单相接地切除电弧熄灭瞬间，正常相对地电容储存的电荷会进行重新分配，在三相回路中对地电容和PT一次感抗形成零序振荡电路，振荡频率取决于对地电容和电感，振荡时间取决于回路电阻的损耗，当发生超低频振荡时，低频磁链使PT瞬间达到饱和，在PT一次绕组形成过电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆RLC振荡回路：R为阻尼电阻，决定争当时间，L为PT励磁阻抗，C为系统对地电容，二者决定振荡频率。
5 防范措施
5.1消除铁磁谐振
一是在进行PT选型时候，尽量选择一次绕组直流电阻大的互感器，相对特性较好，能够有效抑制铁磁谐振；二是为了有效吸收整流变压器二次回路的高次谐波成分，防止输出回路发生谐振，有效保护互感器，应当接阻尼电阻，增大回路阻尼效应，抑制谐振；三是选取优良的一次消谐器，消谐器其本质是一种高容量非线性电阻器，起阻尼与限流的作用，可以起到良好的限制电压互感器铁磁谐振的效果。
5.2改变参数，不满足谐振条件
在前面已经讲到，谐振发生即RLC振荡回路：R为阻尼电阻，决定争当时间，L为PT励磁阻抗，C为系统对地电容，二者决定振荡频率。可以采用投入消弧线圈改变L，增大一次直流电阻来改变R，调整运行方式来改变C，使得振荡条件破坏，可以有效防止谐振的发生概率。
5.3选择合适的熔断器
一是选取时候直阻不易过大，参考熔断热量Q=I2Rt方式来选取，二是稳态耐流方面，目前互感器保护用熔断器标准尚未发布，结合实际，应与互感器热稳配合；三是使用X射线检测熔丝，确保熔丝分布均匀、有骨架支撑、采用软锡焊点改善熔断器的时间-电流特性。通过三种方式选取熔断器，控制电流，在电流超出时候能够快速切除互感器，保证互感器在故障下运行时间最小。
5.4改变互感器接线方式
铁磁谐振发生的根本原因在于电压互感器铁心在某些激发条件下饱和，使其感抗变小，并与线路对地电容的容抗相等所致。如果采用电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地，在此情况下，如发生单相接地故障，电压互感器中性点对地有相电压产生，而主PT仍处于正序对称电压之下，互感器电感并不发生改变，则PT各相绕组跨接在电源的相间电压上，不再与接地电容相并联，因而不会发生中性点位移，也就不会发生谐振。零序测量回路是三相PT（主PT）的开口三角与零序PT的一个测量绕组按正极性串联的，它包含了三相PT的少部分零序电压，测量要更精确，同时由于零序回路不是短接的，避免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患，同时，通过改变零序电压互感器的参数设计，增大了直流电阻与交流励磁阻抗，其热容量得到增大，这样可以有效的抑制超低频振荡过电流导致的零序电压互感器烧坏。
当系统接地故障消逝后，健全相积累的电荷必须经电压互感器（其中性点接地）对地放电，使电压恢复到正常的电压下，现场测试和理论分析表明，这个暂态过程所产生的电流比正常电流大很多倍，可导致高压熔断器熔断。这种放电电流频率很低，幅值大，一般称为超低频振荡电流，超低频振荡电流的危害目前在系统中很普遍（因为系统电容比以往大很多）。当中性点经零序电压互感器接地后，由于零序电压互感器的电阻和高电抗，使超低频振荡电流幅值得到有效的抑制，因此，“4PT”接线对抑制这种超低频振荡电流幅值也是很有效的措施。
6 运维建议
1、应注重电网的电容电流不在谐振区域内，电网运行方式变化后应及时进行电容电流测试；（一般10kV电网12A以下为谐振区域、35kV没有经过平台试验，用10kV的结论5A以下为谐振区域）
参考文献：
[1]国家电力标准《DLT 727-2000 互感器运行检修导则》.
[2]云南电网有限责任公司电力科学研究院《配电网高压熔断器频毁原因分析及解决措施》
[3]李文彬、李伟佳 高压互感器检修与维护探析 科技传播 2013.09第99期No180.
论文作者:李文彬
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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