10kV PT爆炸故障探究

苏韵

（泉州亿兴电力工程建设有限公司泉州经济技术开发区分公司，福建 泉州 362000）

0 引言

PT爆炸即电压互感器爆炸，电压互感器在变电站中的作用是将高电压向低电压转换，同时为电力系统提供变电站工作的数据和信号信息。虽然电压互感器比较重要，但是该设备的危险性也比较高。因为电压互感器经常会因为短路、谐振等原因发生PT爆炸，例如雷击产生的高压导致弧光接地过电压或者线路单相接地，最后造成PT爆炸故障，对电力系统的安全运行带来一定的影响[1]。

1 10kV PT爆炸故障数据分析

以某工程中的10kV系统PT爆炸为例，对其事故发生前后的现象进行介绍和分析。该工程中共有母线1段和2回出线，于2017年正式投入运行，但是2018年7月该系统中的电压互感器发生爆炸，电压互感器柜中的设备全部损毁，炸裂的电压互感器本体四分五裂，而且绝缘物质喷出。第一次PT爆炸之后维修人员对损毁的电压互感器进行了更换同时增加了保护措施，但是在2018年10月该系统的电压互感器再一次发生爆炸故障，本次爆炸再次损毁了电压互感器柜中的所有设备和电子元件。

经过对第一次PT爆炸和第二次PT爆炸的原因调查发现都是由于10kV线路系统直接对空载母线进行合闸，然后系统的电压波动而且在振荡回路中并没有损耗，最后铁磁谐振产生励磁电流击穿电压互感器产生爆炸。变电站线路维修人员在第一次电压互感器发生爆炸之后立即对设备和其他电子元件进行了更换，但是为了尽快恢复电力供给没有对维修后的电压互感器柜进行绝缘性测试，导致爆炸后产生的细微粉末附着在更换后的设备和元件上，最后为第二次电压互感器爆炸故障埋下了伏笔。除此之外，10kV线路中性零线上安装的电流互感器也是导致电压互感器爆炸的原因之一，电流互感器可以对三相是否平衡以及三相是否出现接地故障进行检测，如果电流互感器发现电压互感器处于过电压和过电流状态，而且在过饱和状态依旧保持长时间工作，则电压互感器容易出现发热和爆炸故障。维修人员在爆炸发生之后对10kV供电系统的电流畸变情况进行测量，最后发现三相电流的谐波畸变要发生在3次、5次、7次和13次上，总体的电流畸变率在30%以上，该系统中电压互感器存在严重的爆炸隐患。

2 10kV PT爆炸故障处理方法

2.1 铁磁谐振PT爆炸故障的处理

当铁磁谐振（电路图见图1）导致电压互感器发生爆炸之后，维修人员可以直接在PT的一次侧安装消谐器，降低电压互感器的低频饱和电流，防止产生励磁电流击穿电压互感器。

图1 铁磁谐振

掌握铁磁谐振频率特征，是对其进行处理的关键。公式如下：

式中：f0代表铁磁谐振频率，L代表电感，C代表电容。

另外，还需要对中性点位移予以考虑，具体公式如下：

如果第一次爆炸之后不久再次发生PT爆炸故障，维修人员可以在电压互感器的二次侧安装消谐微机保护装置，与一次侧的消谐器共同配合防止电压互感器过饱和。除此之外，维修人员还可以在第一次铁磁谐振PT爆炸之后直接选用励磁饱和点较高的电压互感器，这样可以通过提高电压互感器的饱和点，从而达到防止电压互感器二次爆炸的目的。为了防止铁磁谐振二次PT爆炸故障的发生，维修人员再更换电压互感器柜内部的设备和电子元件之后必须再次对电压互感器柜进行绝缘性和耐压性测试，防止二次谐波的产生。

2.2 PT高压熔断爆炸的处理

当高压熔断导致PT爆炸时，维修人员可以在电压互感器的三角回路开口安装消谐设备，如消谐灯泡、消谐器、谐振阻尼等。当电压互感器发生电压突变时，其三角回路开口处的电压变化最大，因此在此处安装消谐设备可以起到防止高压谐振产生的作用。除此之外，维修人员还可以选择使用消谐电阻器、接地变压器或者消弧线圈对电压互感器进行保护，当零序回路中的阻抗比较大时，励磁电流产生的几率比较小，不容易出现大励磁电流击穿电压互感器的情况，这样即可保证PT不会发生高压熔断。

2.3 弧光接地过电压PT爆炸故障的处理

当弧光接地过电压导致PT爆炸时，维修人员可以通过加强对单相接地故障的检测和防范，及时发现变电站线路中的故障，防止电压互感器发生爆炸。除此之外，当弧光接地过电压发生之后，维修人员应该在发生的第一时间对接地线路进行隔离，防止接地线路长时间超负荷运行导致绝缘设备损毁。一般来说，10kV线路单相接地允许的时间范围是2个小时，即维修人员必须在单相接地故障发生后的2个小时内对故障线路进行处理，否则容易导致电压互感器爆炸。

2.4 单相接地PT爆炸故障的处理

PT爆炸故障发生之后维修人员应该第一时间对故障的原因进行排查。如果发生是单相接地故障导致的PT保障，维修人员应该使用继电保护调试仪器对接地线路进行检测，查明接地故障的具体原因防止二次线路再次发生单相接地故障。除此之外，维修人员还要在更换电压互感器之后对二次线路的回路进行检查，查看是否存在回路电流短路的情况，然后在一段时间之后再次检查电压互感器，查看该设备是否存在长期过饱和工作的现象，最后加强对高温度等异常情况的重视，即可降低单相接地导致PT爆炸故障的几率[2]。

3 10kV PT爆炸故障预防措施

3.1 安装消谐设备

10kV线路容易出现铁磁谐振导致内部产生励磁电流击穿电压互感器，因此维修人员必须在安装电压互感器之后同步安装消谐灯泡、消谐器、消谐电阻器等设备，降低电压互感器中励磁电流产生的几率，最终可以起到防止电压互感器被励磁电流击穿的作用。其中消谐灯泡和消谐器可以消除已经产生的铁磁谐振，而消谐电阻器则可以从源头防止铁磁谐振的产生，对维修人员来说，消除已经产生的铁磁谐振和防止铁磁谐振的产生同样重要。在处理过程中，应注意谐振过电压与过电流情况，具体见表1。

表1 谐振过电压与过电流情况

3.2 合理选用电压互感器

10kV线路中电压互感器的类型有很多，其中有的电压互感器的励磁阻抗比较大，这种电压互感器本身就对励磁电流和铁磁谐振的产生有一定的抑制作用，设计人员如果选择在变电站中使用该种类型的电压互感器，则可以从源头处防止铁磁谐振和励磁电流的产生。

3.3 加强对10kV线路走廊的维护

10kV线路走廊是变电站中的维护重点，维修人员必须对频发发生接地故障和电压互感器熔断的线路加强管理，了解这些故障频发设备和线路的故障原因，然后从维修记录中查看是否存在电压互感器爆炸故障前兆，最后再加强对10kV线路走廊整体的维护和管理，即可起到预防PT爆炸故障发生的作用[3]。预防电压互感器爆炸故障的产生主要靠检修和预防，只要维修人员的工作足够细致和全面，就能够发现温度、电流、电压等方面的异常状况，从而及时避免PT爆炸故障的发生[4]。

3.4 加装10kV消弧系统

变电站10kV线路中容易发生弧光接地过电压导致的PT爆炸故障，天气因素是导致弧光接地过电压的主要原因之一，雷雨天气雷电可以直接提高区域内的电压导致设备出现电弧。所以电压互感器必须要加装消弧系统，安装消弧系统之后的10kV线路的可靠性会得到极大的提高，当10kV线路中性点发生非直接接地故障之后，三相电压对称可以维修供电现状，而接地故障位置产生的电弧也可以被消弧系统中产生的补偿电容电流直接熄灭，这样即可防止电弧发展成弧光接地过电压现象，最后电压互感器爆炸故障的几率大大降低[5]。

4 结语

综上所述，变电站中10kV电压互感器能够保证电力系统稳定运行，一旦电压互感器损毁导致PT爆炸会对整个电力系统造成巨大影响。因此变电站工作人员必须深刻了解10kV PT爆炸故障的几种主要原因，并且分别对抗饱和点过低、铁磁谐振、涌流冲击、系统电压扰动、系统谐波含量超标等常见的PT爆炸故障进行预防，保证在PT爆炸故障发生的第一时间采取有效处理措施，将PT爆炸故障的影响和危害降到最低，尽快恢复电力系统的正常运行。