10kV中性点PT烧坏事故的分析和解决

李欢欢　刘亚洲

摘 要：本文介绍了中性点PT在消弧线圈成套设备中的作用及PT烧坏的主要原因。以平顶山市镂桦变为例，分析该站内中性点PT烧毁的原因，针对故障情况，提出多种解决方案，并结合现场站内环境，考虑经济性和可靠性的特点，选择最佳解决方案，保证了站内消弧线圈成套设备的正常运行。

关键词：消弧线圈;中性点;PT

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）25-0111-03

Analysis and Solution of 10kV Neutral PT Burning Accident

LI Huanhuan1 LIU Yazhou2

（1.Zhengzhou Yangtianhuida Information Technology Company，Zhengzhou Henan 450001;2.State Grid Zhejiang zhuji Power Supply Company，Zhuji Zhejiang ，China，311800）

Abstract： This paper introduced the function of neutral point PT in the complete set of arc suppression coil equipment and the main causes of PT burnout. Taking Pingdingshan City as an example， based on the analysis of the causes of PT burnout at the neutral point in the station， various solutions were put forward to ensure the normal operation of the complete set of arc suppression coil equipment in the station， taking into account the characteristics of economy and reliability.

Keywords： arc suppression coil;neutral point;PT

目前，随着我国经济社会的发展，城镇不断扩张，电力也发展迅速，电网中大多变电站10kV电缆线路条数不断增加，电缆长度也越来越长。因此，许多城镇配电网系统的容性电流已经大大超过10A，甚至达到上百安培，而作为当系统发生单相接地故障时抵消系统容性电流的消弧线圈成套设备的正常运行在这时就显得尤为重要。当配电网系统发生单相接地时，由于系统中容性电流的存在，接地点电流大，电弧不易熄灭，在该条母线上装上消弧线圈成套设备为接地点补偿感性电流，抵消系统中的容性电流，减小了接地故障点的电流，防止单相接地故障扩大，保障系统稳定运行。

消弧线圈成套设备按照补偿感性电流的方法可分为调匝式、磁阀式、相控式、调容式和调气息式[1]。本文叙述的调匝式消弧线圈成套设备主要有接地变压器、中性点隔离刀闸、避雷器、中性点PT、中性点电流互感器、消弧线圈、有载分接开关、阻尼箱和控制器等。

消弧线圈成套设备中的中性点PT与消弧线圈并联运行，首末两端分别接在系统中性点与站内地网处，其主要作用是测量出中性点处的位移电压。消弧线圈控制器利用中性点电压，一是计算系统的容性电流;二是消弧线圈控制器通过中性点电压量来判断系統线路是否存在接地;三是消弧线圈控制器通过中性点电压的变化来调节消弧线圈的档位，达到最佳补偿效果，自动跟踪系统容性电流的变化。

平顶山市镂桦变电站站内装设的一套消弧线圈成套设备运行中中性点PT发生多次损坏。由此，本文主要对该事故原因进行分析，结合消弧线圈成套设备状况，提出解决方案。

1 事故过程

1.1 故障概述

2018年12月7日23：16，运维人员正常巡视时，发现镂铧变10kV Ⅰ段母线出现接地现象。10kV高压室内，镂1#接地变及消弧装置有浓烟冒出，镂1#消弧线圈控制器处于正常工作状态，镂16板（镂1#接地变）开关处于运行状态，运行人员立即汇报调度，得到批示后，将低压交流转移到镂2#站用变上，断开并退出镂16板（镂#1接地变）开关。10kV母线接地故障消失，10min后镂#1消弧线圈烟雾消失。

检修试验专业人员到达工作现场检查发现：镂1#消弧线圈中性点PT损坏严重烧毁开裂，图1是烧毁后的中性点PT损坏情况。

镂1#接地变、镂1#消弧线圈上部有少许熏黑和浮尘，漏出裸露铜线，镂1#消弧线圈控制器工作正常，站内后台显示1母线路发生接地故障。据现场运维巡视人员反映，12月7日晚上风力较大，线路发生瞬时接地故障较频繁。因此，初步判断引起此事故的导火线是线路中发生的频繁瞬时接地故障衍生为死接地故障。

1.2 故障设备外观检查

经过对事故现场进行勘查发现，镂1#消弧线圈成套设备除中性点PT损坏严重外，阻尼电阻表面发黑，镂16板（镂1#接地变）开关、CT、镂1#接地变、镂1#消弧线圈、中性点避雷器、有载分接开关等设备外观无异常。

2 设备检查试验

中性点PT开裂、损坏严重已报废，无需再进行高压试验。主要对镂16板开关进行了绝缘电阻、交流耐压试验，动作灵敏度及过流保护试验;对接地变进行了绝缘测量，工频耐压试验，变比试验，绕组阻值测量;对中性点CT进行了主绝缘检查，精度检测;对于消弧线圈，检查了每个档位的直阻以及绝缘情况;对中性点避雷器的试验检查有绝缘、耐压试验及泄露电流的测量，阻尼电阻阻值检测及真空接触器保护动作试验，有载分接开关的过渡电阻及绝缘试验。通过常规性的高压试验可知，镂16板（镂1#接地变）开关、CT、镂1#接地变、镂1#消弧线圈、中性点避雷器、有载分接开关和阻尼箱等设备合格[2]。

3 原因分析

引起PT烧坏的常见因素有以下几种。一是产品本身原因。国内外电力设备生产厂家不计其数，厂家的实力也参差不齐，因此生产出来的产品质量也差别较大。一些小厂家往往因于技术实力弱或者管理松懈、产品出厂前检验制度不规范等，造成PT出厂不过关，更有一些厂家产品材料以次充好。这些因素都会造成PT过早地绝缘老化，发生线圈绝缘击穿匝间短路、电流骤增现象，从而烧坏电路。

二是PT二次故障引起的一次故障，如PT二次发生短路故障，正常运行时，PT二次线圈相当于开路，阻抗很大。当PT二次侧运行中发生短路，阻抗迅速减小到接近于零，这时二次回路会产生很大的短路电流，直接导致二次线圈严重发热而烧毁。三是过电压造成设备绝缘损坏。中性点PT高压侧过电压的产生一般是由于线路发生接地故障导致10kV中性点处电压值升高，PT高压侧地电压突然升高很容易激发铁磁谐振，铁磁谐振往往产生更大过电压，当过电压达到设备的极限时就会将设备烧毁。

现场情况分析：根据变电站内设备监控主机的监测记录可知，现场故障时，10kV母线电压A相17.3kV、B相14.2kV、C相7.3kV。根据郭庄变集控站值班人员反映的情况及变电站内运行设备监控主机的显示来看，由于10kV线路有接地发生，致使中性点电压升高，从而引起零序PT磁饱和，长时间持续发热，且此PT完全封闭，不利于铁芯散热。同时，由于中性点电压升高，零序PT感抗发生变化，经站内值班人员查看站内故障录波仪器发现，接地故障发生时出现高次谐波，此时接地线路发生间隙性弧光接地，产生高频谐振，从而在零序PT上产生高频谐振过电压，这是导致此次零序PT烧坏的主要原因。可见，引发此次事故的因素是综合性的：一是线路单相接地故障引发的铁磁谐振过电压;二是产品设计及制造工艺存在缺陷。

4 解决方案及建议

经过对消弧线圈的相关设备进行外观及高压试验检查，主要发现以下问题，阻尼电阻发热严重，存在隐患;中性点PT烧毁不能工作。故该消弧线圈不能投入运行。

4.1 解决方案

根据消弧线圈成套设备的工作原理及国内各个厂家的产品状况，解决此事故的方案主要有以下几种。

第一种方案：更换容量较大，励磁特性较好，铁芯未完全封闭（有利于散去铁芯饱和所产生的热量）的零序PT，同时在零序PT加装保险[3]。但是，加装的高压保险需要与中性点PT配型准确，若选择的保险额定电流较小，则会经常烧毁保险，增加维护量，且需要投入更多的人力和财力;若选择的保险额定电流较大，则起不到保护零序PT的作用。同时，现场空间紧凑，加装保险还要考虑绝缘距离，保证人员和设备安全。因此，该高压保险的选型和施工比较麻烦。

第二种方案：更换带有内附PT的消弧线圈。此类消弧线圈不仅能在接地故障产生时补偿感性电流，还能监测中性点电压。但是，利用消弧线圈本体的二次侧检测中性点电压，根据实际运行经验发现误差较大，因为正常运行过程中中性点处的电压随着系统参数的变化也在不断变化，并且消弧线圈在不同档位高压侧线圈的匝数也不一样，故不同档位下消弧线圈的变比不同。消弧线圈控制器需要根据每个档位变比进行调整，并进行软件升级改造。

第三种方案：为防止接入零序PT引起系统参数改变，再次烧毁PT，可以改变消弧线圈控制器的算法和消弧线圈一次设备的结构，将原来的消弧线圈二次并联电阻改为一次串联电阻，并将电阻的保护单元由原来的机械保护改为可控硅单元。同时，要采集中性点电流计算出中性点电压来代替零序PT。

第一种方案备货周期较长，一次设备空间较狭窄不便安装高压保险。第二种方案更换消弧线圈费用较高，不经济，而且消弧线圈控制器的软件升级改造工程复杂，中性点电压监测误差较大。第三种方案仅需要安装一个精度较高的零序电流互感器，阻尼电阻由并联改为串联，串联到一次回路后，阻尼作用更加明显，避免谐振过电压的产生。同时，将阻尼电阻中的保护单元改为可控硅式单元能更好地保护电阻。当电阻两端的电压过高达到阈值后，可控硅能快速响应，比真空接触器机械式响应速度快，而且可控硅的寿命也比機械式的设备要长久。此外，此种保护单元不需要二次接线，不仅节约成本，而且便于维护，节省人力和物力。通过采集到的零序电流计算出中性点电压，代替零序PT的功能，这既能实时监测到中性点电压，又能将消弧线圈成套设备简单化，防止接入零序PT而引起系统发生谐振[4]。

结合此变电站的情况，考虑经济性、可靠性和方便快捷性，建议采用第三种方案，即撤掉原装消弧线圈的中性点PT，加装精度较高的零序CT，通过零序CT采集到的中性点电流来计算出中性点电压。

4.2 建议

第一，由于此次零序PT烧坏是由镂14板线路发生接地故障引起的，且此线路发生接地较频繁，故建议对此线路加强巡视检查，排除可能引起线路接地的隐患。具体来说，变电站运维人员可密切关注消弧线圈成套装置上的测温装置，发现温度异常要及时汇报，当10kV线路再次发生接地时，记录10kV母线三相电压、开口三角电压、消弧线圈控制装置上的中性点电压，并及时上报。

第二，对于变电站同一厂家的设备应加强巡视，防止类似事故再发生。

第三，该变电站后台监控主机显示该站10kV电压等级镂20板出线发生接地故障较频繁，此线路为架空出线，应对此线路周围树木杂物情况进行仔细检查，防止线路接地现象频繁发生;按规定对线路上的绝缘子、避雷器等设备进行定期绝缘测试，及时更换不合格的器件，避免因设备绝缘不良而发生单相接地故障;同时，也要对其他出线进行定期巡视维护，排除发生单相接地故障的诱因。

第四，今后选择设备时，要尽量选取实力较强、产品技术过硬的大厂家的设备。电力系统工作人员要提高技术能力，把好产品质量关，禁止不合格产品进入，发现不合格的电力器件应及时更换，避免留下隐患。

为了降低消弧线圈成套设备的故障率，保障消弧线圈运行状况良好，还应定期对其进行巡检维护。

5 结语

该站采取上述方案后，消弧线圈设备运行将近1年，运行状况稳定，系统跟踪正常，未再发生电力设备烧坏事故，单相接地故障次数明显减少，保障了变电站设备安全运行，确保了该变电站附近用电客户的权益。

参考文献：

[1]粱晓红，刘永青，严福超，等.10kV系统单相接地引起PT烧毁原因分析及处理[J].电工技术，2017（12）：76-77.

[2]许晔，郭谋发，陈彬，等.配电网单相接地电弧建模及仿真分析研究[J].电力系统保护与控制，2015（7）：57-64.

[3]汤蕴璆.电机学[M].4版.北京：机械工业出版社，2011.

[4]要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[M].2版.北京：中国电力出版社，2009.