电磁式电压互感器绝缘损坏

2020-03-27林平

通信电源技术 2020年22期

关键词：过电压谐振互感器

林平

（陕西省地方电力集团有限公司榆林电力分公司，陕西榆林 719000）

0 引言

为了保证10 kV和35 kV非有效接地系统运行的合理性和接地电压互感器的运行效果，整合设备具体应用流程，建立完整的绝缘管理模式，从而提升运行合理性。

1 具体案例

本文以TJ变配电室爆炸案为例，在2017年年末，配电室发生小型爆炸，伴有浓烟，使得室内的SF6报警器报警。当地管理部门勘查现场后发现，室内35 kV PT柜（I段和II段）的柜门均被炸坏，并且伴有严重的变形问题。另外，对应的C相高压保险密封基底座也被炸毁，PT柜因为发热出现了严重的鼓包现象，部分二次设备的线路被烧毁。为了进一步分析事故原因，相关部门调取运行曲线，谐振出现和消失图像如图1所示。

图1 谐振出现和消失

一方面，分析相关故障录波器波形图可知，母线三相电压出现了谐振现象，触发了相应设备的PT断线报警器，尽管后续母线三相电压恢复正常，但是对在线电压造成了影响。另一方面，结合负荷变化及录波图的信息可知，三相电压同时升高本身即是高次谐波谐振的表现，加之中性点出现在高次谐波位移电压，当其和工频电压形成叠加后，就会造成过电压问题[1]。

针对负荷变化参数，相关操作人员进行了停电操作。在谐振出现阶段，由于电压波动，电压互感器绕组长时间处于过电流运行状态，甚至存在分频谐波的情况，使得铁芯饱和情况明显，造成了严重的发热现象。而在第二天再次出现谐振情况后，电磁式电压互感器最终不堪重负，出现了C相母线直接接地的情况，使得互感器烧毁和爆炸[2]。

2 电磁式电压互感器绝缘损坏产生原因分析

为了避免电磁式电压互感器绝缘损坏造成的不良影响，工作人员要结合实际情况和运行状态分析其产生问题的原因，从普遍因素中总结后续处理工作的方式，一定程度上避免事故的发生。

2.1 感抗和容抗

对于电磁式电压互感器系统而言，感抗数值和容抗数值若是达到0.18～0.68，就会出现系统基频和高频等谐振现象。此外，10 kV和35 kV线路系统运行工作时，系统带负荷数值较小或者处于空载状态会造成容抗数值和感抗数值的逼近[3]。

电感L本身是铁芯结构，其最大的应用特性表示在基础数值并非常量数值，需要结合磁滞曲线进行判断。另外，电压变化会造成电感数值的变化，虽然系统中的电阻数值和电容数值均为常数，但在相关因素的共同作用下难免会出现问题。整个电磁式电压互感器内部系统处于频率较为稳定的状态，电阻数值和电容数值是常数，感抗数值就会直接由磁滞曲线和负荷参数决定。若是整个系统所处空间的电压数值出现变化，则电感数值也会随之变化，使得系统参数大幅度改变。电压数值的变化主要是由操作过电压和间歇性弧光接地等情况导致的。综上所述，感抗数值和容抗数值在相应作用下逐渐逼近，最后诱发整个系统所处环境出现参数谐振，从而增加了事故发生的概率[4]。

2.2 中性点非有效接地

对于电磁式电压互感器系统而言，中性点非有效接地会造成绝缘受损。这主要是因为单相接地故障（如图2所示）出现后，整个电网的电压参数及相位若是不变，其故障相的电压则会骤降，甚至直接至“0”，对应的非故障相电压数值升高[5]。而在故障结束后，非接地相过电压期间出现的问题并没有得到缓解，这部分电荷会呈现中性点非有效接地的情况。与此同时，对电压互感器的高压绕组放电处理，电流就会呈现出流入大地的状态[6]。

图2 系统接地故障示意图

另外，电压瞬变过渡过程中，非有效接地相的电压互感器一次性绕组结构会出现和整个系统运行不匹配的峰值电流，使得电磁式电压互感器系统内部的铁芯处于饱和状态。对应的励磁电流数值也会增大，使得感抗数值和参数数值异常，最终烧毁保险，影响电磁式电压互感器绝缘效果，形成危险事故。此外，在中性点非有效接地系统中还存在主变结构和配变结构接地效果不佳的问题，尤其是三相电磁式电压互感器。系统中，电压互感器是对地放电的关键载体，若是不能建立合理的电流处理机制，必然会出现多次断续放电的问题，使得互感器内部因为放电剧烈造成烧毁[7]。

3 电磁式电压互感器绝缘损坏处理措施

为了从根本上提高电磁式电压互感器绝缘效果，要结合其运行状态落实相应的处理措施，并且针对可能存在的隐患问题建立相匹配的处理方案，全面提升综合管控效果，整合具体应用效率[8]。

3.1 并联微机二次消谐

在电磁式电压互感器绝缘系统管理工作中，要结合其应用要求，集中减少系统中基频问题和分频谐振问题，避免其产生过电压或者是间歇性弧光接地。主要解决方式是在电磁式电压互感器的开口位置并联微机，以完成二次消谐的目的。电压互感器若是出现谐振过电压，就能借助微机相应软件有效切换电阻参数，最大程度上实现二次零序绕组的短接处理，保证励磁磁势的合理性，从根本上避免谐振过电压问题产生的影响。

并联微机进行二次消谐主要是借助相应的方式避免谐振电压对整个系统运行造成的影响。但是，该方式在实际应用中无法有效遏制间歇性弧光接地，若是系统中的电容持续性对电压互感器形成放电作用，那么这种方式的调节效果就会大打折扣，因此要结合实际运行环境进行应用[9]。

3.2 串接金属氧化物电阻

一般选取的是氧化锌非线性电阻，串接在电压互感器一次绕组的中性点位置，尤其是在阻值数据较为匹配的状态下，能够有效控制谐振过电压和间歇性弧光接地发生的放电电流。这种处理方式对于电磁式电压互感器系统的二次谐振处理效果并不明显。

操作人员在全面分析具体应用情况后，应选取匹配的金属氧化物电阻，并结合电磁式电压互感器运行要求，保证绝缘效果满足预期，从根本上提高运行安全性和稳定性[10]。

3.3 有效限制谐振过电压

为了避免电磁式电压互感器绝缘损坏问题，工作人员不仅需要限制铁磁谐振过电压，有效建构完整的控制规划和应用方案，保证综合改进效果，还要对电磁式电压互感器进行绝缘试验，测定绕组直流电阻、铁芯螺栓绝缘电阻、极性、变比以及空载电流等数据，以保证相应数据符合要求。

首先，尽量减少外界较为强烈的扰动和冲击。一般是在中性段直接连入非线性阀片，有效起到阻隔的作用，避免铁磁谐振过电压问题对整个系统运行效果造成影响，提升应用管控的基本效率。其次，结合电磁式电压互感器应用要求，尽量选取励磁性能较好的互感器。这需要相关管理人员从源头进行材质的调研和分析，从根本上避免运行出现问题。或者是依据实际情况，更改为电容式电压互感器，从而降低危害和故障率。最后，结合电磁式电压互感器系统运行环境，在电压互感器开口三角形绕组的位置增设对应的阻尼电阻，确保互感器的磁感抗数值能在规定的数据范围内，有效提升其运行的安全性。与此同时，依据运行标准设置对应的保护自动装置，合理应用投切电容器组，在发现异常情况时不仅能够提出告警，还能有效破坏谐振的条件，合理性避免系统出现过电压现象，维持其应用效率。