一起雷击线路导致母线电压互感器熔断器熔断事件的原因分析及应急措施

黄杨明 胡长国 林浩勤 王从龙

摘要：电压互感器配置高压熔断器，能可靠保护设备的安全运行。现结合一起雷击线路导致母线电压互感器高压侧熔断的案例，开展原因分析，并针对10 kV母线电压消失对设备的影响，给出了现场快速应急处理措施，供变电站运维人员参考。

关键词：电压互感器;高压熔断器;原因分析;应急措施

0    引言

电压互感器是变电站重要的电气设备，工作时将高电压转化为低电压，实现保护、测量、计量等功能。对10 kV中性点经小电阻接地系统，电压互感器一次侧装设高压熔断器。当电压互感器内部故障或系统接地故障过电压时，高压熔断器熔断实现故障点的切断，缩小故障影响范围，保证电压互感器正常运行。本文针对一起线路故障导致母线电压互感器高压熔断器熔断事件案例进行原因分析，并针对10 kV母线电压消失对设备的影响，给出相应的应急处理措施。

1    事件案例概况

2020-04-22T17：46：07，调度监控告知某变电站（图1，500开关热备用）#1母线51PT遥测电压消失，#1母线所有运行的馈线及电容器保护装置发出交直流电源告警信号，#1主变保护装置、分段500备自投保护装置告警动作，告警信号不能复归。运维人员现场检查#1母线一次设备运行正常，相关设备的断路器位置正常，51PT开关小车位置正常。后台监控机显示#1主变变低及母线馈线有负荷电流，#1母线电压三相显示均为0。检查#1母线51PT二次接线小室保护、测量计量空开正常合上状态，没有发生跳闸。检查#1母线的保护装置告警灯亮，显示有负荷电流，装置报PT断线，保护装置电压消失。相关计量表计电压消失。检查500分段备自投装置告警灯亮，#1母线电压消失，备自投充电状态指示仅方式二（#2母线暗备用状态）充电。初步判断51PT一次熔断器三相熔断。

2020-04-22T18：37：27，运维人员将#1母线51PT小车摇至检修位置，现场检查发现51PT一次熔断器三相熔断。运维人员更换51PT三相一次熔断器，由修试专业人员办理工作票开展51PT高压试验，试验结果合格。

2    原因分析

一般来说，电压互感器一次熔断器熔断常见原因有以下三种：

（1）互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障。

（2）电压互感器一次、二次回路故障，可能造成电压互感器过流。

（3）系统发生铁磁谐振。中性点经小电阻接地系统中，由于发生单相接地，母线或线路的电容与电压互感器电感构成振荡回路，引起谐振，造成电压互感器过压、过流。

51PT故障时为雷雨天气，运行人员听到变电站附近雷声很大，检查馈线保护装置，发现701出线有两次短暂的零序启动复归，持续时间分别约66 ms和47 ms。馈线零序过流保护整定的动作时间为1.2 s，保护不满足动作时间。后台监控系统收到短时的10 kV #1母线接地告警信号动作复归（表1）。

事后修试专业人员对51PT一次进行检查和高压试验，没有发现任何异常，表明51PT本身没有故障。51PT二次回路空气开关没有跳闸，二次回路故障可能性也很小。这次事件是由于雷击线路单相接地故障冲击时改变了系统的非线性电感元件参数从而发生铁磁谐振。铁磁谐振是电网中大量非线性电感元件在正常状态下工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中，电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升[1]，导致51PT一次熔断器三相熔断。

3    应急处理措施

3.1    10 kV母线电压消失对设备的影响分析

（1）影响电量计量，造成电量损失。电度表的电能计量电压消失后，电度表将无法准确计量。

（2）10 kV相关保护可以正常运行。各馈线、站用、接地变为不带方向的纯过流保护，与电压无关，保护测量电压消失仅影响后台监控，电容器保护配置有低电压保护，会经电流闭锁，因此运行电容器失压时保护不会误动作。

（3）影响监控和电压调整，无法监测电压质量。保护测量电压消失，会影响VQC的正常工作，闭锁调压，影响用户电压质量监测。无法监测用户电力是否合格，降低了电压质量及供电可靠性，无法调节变压器分接开关和无功自动控制系统。

（4）影响10 kV分段备自投装置。如#1母线保护电压消失，因#1主变变低电流有流，分段备自投不满足失压无流条件不会动作。#2母线暗备用条件依然充电有效，即#1主变变低电流消失时备自投装置会正确动作。#1母线暗备用放电，#2母线失压时备自投将不会动作。

（5）影响供电可靠性。由于#1母线电压不能有效监视，如短时间无法修复，将导致10 kV母线不能分段运行，需改变运行方式，导致主变变低负荷电流增大，影响供电可靠性。

3.2    高压熔断器一次熔断时现场处理措施

当发生10 kV母线电压消失故障时，主要从以下方面进行快速判断和处理。

（1）观察变低及各馈线负荷电流，如负荷电流正常，可以确定母线PT失压是由于电压互感器原因造成的。

（2）测量PT空开的二次电压判别故障类别。首先检查PT柜各绕组的空开是否跳闸。用数字万用表测量PT的各绕组电压空开前后二次电压，如果空开前测量无电压，可以判定PT一次失压;如果空开前测量电压正常，空开后测量没有电压，可以判定是PT二次回路造成的失压。

（3）及时向调度汇报检查情况，相应调整10 kV母线运行方式，将10 kV母线由分列转并列运行，PT二次并列。但需要评估并列运行后主变变低是否会出现过负荷、系统短路电流过大等因素的影响。

（4）申请将故障的母线PT转检修，取下PT一次高压保险熔断器，测量熔断器是否开路。如果开路，需要立即更换相同额定电流的一次熔断器并对PT本体开展高压试验，排查PT内部绕组故障可能。

（5）同时检查馈线保护装置是否有启动信息，结合设备运行情况分析熔断原因。

（6）10 kV母线PT恢复供电后，检查受电压影响的10 kV分段备自投是否正常充电。

4    结语

当发生10 kV母线PT电压消失现象时，运维人员需要及时检查PT二次电压的运行情况。结合后台监控机告警信号、保护装置运行状况、PT二次回路、天气情况等综合分析PT高压熔断器熔断原因，制定现场应急处理措施，保证电网设备可靠供电和安全运行。

[参考文献]

[1] 张青.PT高压熔断器熔断的原因及处理方法浅析[J].技术与市场，2013（7）：152.

收稿日期：2020-08-26

作者简介：黄杨明（1970—），男，廣东茂名人，高级技师，研究方向：继电保护运行与维护。