变电站10 kV母线PT故障原因及防范

林 剑 ，余建华 ，黄海鲲

（1.福建省三明电业局，福建 三明 365000；2.福建省电力科学研究院，福建 厦门 350007）

0 引言

目前变电站10 kV母线PT均安装了二次微机消谐器，抑制谐振过电压并稳定系统中性点，但当XCO/XLO＜＜0.01时不能很好抑制过电流，仍会出现烧毁电压互感器或使一次高压保险熔断器熔断的问题，应综合考虑电网系统运行方式变化对系统情况的影响进行分析。

1 故障现象

玉华变电站主变压器在运行状态，10 kV带桃村Ⅰ、Ⅱ回两路出线。桃村Ⅰ回带有部分负荷，10 kV桃村Ⅱ回963线路空载。10 kVⅠ段母线PT二次开口三角处加装二次消谐器。

玉华变电站10 kVⅠ段母线PT分别于2009年8月8日、8月18日、2010年2月1日损坏，均为10 kV系统母线电压异常告警，各相电压轮流上升为线电压（表1），高压熔丝熔断。PT有烧焦味、表面完好，互感器一次对二次及地绝缘正常，二次与二次之间绝缘正常，一次绕组电阻变小、空载无法测出，PT一次线圈内部烧毁。

2 故障分析

2.1 故障查找

故障发生时10 kV带桃村Ⅰ、Ⅱ回两路出线未发现线路接地，2009年7月测量10 kV带桃村Ⅰ、Ⅱ回两路电容电流为2.1 A。

二次短路或二次过载问题。根据以上情况分析，PT发生的烧毁现象，主要集中在一次高压部分，如二次部分无损伤，可以证明不属于二次短路或二次过载问题。

产品质量问题。如果是产品本身质量问题，一次绕组有叠匝现象，树脂浇注有气孔缺陷，一次绕组的漆包线绝缘皮及层间绝缘有局部击穿现象不会出现一次绝缘均匀烧毁。

表1 U、V、W相电压变化 kV

铁磁谐振问题。电压互感器是典型的非线性电感（铁心线圈）元件，与电网线路对地电容形成铁磁谐振并联回路，也可能和其它电器设备的电容形成串联谐振回路，在一定的外界激发条件下，由于某种原因造成的中性点位移等，从而发生谐振，因此电压互感器的内部一次绕组不可避免地通过了很大的容性电流使电压互感器烧毁。

2.2 原因分析

技术人员对故障PT返厂，将烧毁电压互感器放置在专用互感器高温固化炉内，箱内恒温200～220℃ ，时间为6 h。将烧毁电压互感器取出，用专用的木锤和扁铲将互感器表面树脂凿下，待凿到一次绕组时，将一次绕组表面的树脂清理干净，查看线圈表面均完好无损,没有出现线圈烧毁痕迹。然后采用扁铲纵向切剖，剖开后可以看到一次绕组内部线圈的漆包线及层间绝缘从内到外均匀烧毁,漆包线表面绝缘漆皮脱落,露出裸露铜线,层间绝缘（δ0.1 PMP电容器纸）已经粉化（图1）。线圈的主绝缘及二次绕组则完好无损，一次绕组也无叠匝现象，树脂浇注内部也无未发现气孔及杂质等缺陷。

图1 故障PT解体情况

根据上述现象：1）二次绕组完好无损，可以证明不属于二次短路或二次过载问题。2）一次绕组损坏程度均匀，无事故引发点，可以证明不属于电压互感器和线圈本身局部缺陷造成。3）通过表1电压数据波动情况及产品的一次绕组均匀损坏程度上分析，应属于系统发生了典型的铁磁谐振，使电压互感器的铁心严重饱和，电压互感器的激磁阻抗与系统的对地电容将形成非线性谐振回路，互感器的励磁电流甚至可达到额定励磁电流的百倍以上，极大的激磁电流引起电压互感器严重过电压最终导致电压互感器烧毁。

经对10 kV桃村Ⅰ回出线负荷情况检查，平时10kV桃村Ⅰ回与将乐公司110kV水南变10kV母线连接，热备用不带负荷。故障发生时，因110kV水南变110 kV部分检修，10 kV负荷由10 kV桃村Ⅰ回带。经了解故障发生时110 kV水南变10 kV馈线发现接地。

2010年2月9日测量220 kV玉华变10 kV母线电容电流为16.3 A（连110 kV水南变馈线）。据此可以认为110 kV水南变110 kV检修，10 kV馈线转由玉华变10 kV带桃村Ⅰ带，造成电容电流超过规程电容电流不得大于10A规定，因110kV水南10 kV馈线接地单相短路，较大的电容电流发生间歇性电弧故障，较高的故障过电压使玉华变10 kV母线PT的铁磁电感饱和，发生铁磁谐振，进而造成PT烧毁。

3 防范及改进措施

虽然在玉华变电站10 kV母线PT二次开口三角两端接入二次微机消谐器，此方案在抑制谐振过电压并对稳定系统中性点有很好的作用，但当XCO/XLO＜＜0.01时就不能很好抑制过电流，烧毁电压互感器或使一次高压保险熔断器熔断，而且该方式不能抑制基频或分频谐振。

在玉华变10 kV母线PT高压侧中性点串联LXQ型Sic非线性消谐电阻器。此种方法不仅能很好的限制在单相接地恢复时产生的涌流，避免频繁熔断熔断器，还能较有效的抑制系统发生的铁磁谐振，保证相关设备安全。

在在玉华变10 kV母线安装消弧线圈，在玉华变10 kV带桃村Ⅰ带110 kV水南变10 kV馈线时投入，抑制电容电流，防止谐振发生。

4 结语

三明电业局于2010年4月完成了措施整改，玉华变10 kV母线PT至今运行正常，未再发生故障。目前变电站10 kV母线PT均安装了二次微机消谐器，但此方案对于抑制铁磁谐振未能起到有效作用。在测量电容电流时应考虑在最大方式下测量，才能及时掌握电容电流情况。在故障分析及采取防范措施时，应考虑系统全部运行方式的情况，才能有效分析出故障原因及时采取有效措施。