1、 情况综述

       某35kv变电站10kv为不接地系统,母线共2 段,带7 回出线,该站采用箱式变电站。自投运以来,其他设备和装置运行正常,未出现任何问题和缺陷,但10kv电压互感器却烧毁3 次,3 次故障情况几乎相同:烧毁部分集中在一次高压端附近,绝缘材料因为热量作用喷射到二次线及开关柜壳体上。烧毁前10kv系统均出现过接地信号,同时电气设备伴有强烈的电晕声。

       2、 故障原因分析

       根据事故现象,并结合当时情况进行分析,排除了以下几个可能引起故障的原因:产品质量,电压互感器二次过负荷,电压互感器二次短路,大气过电压和操作过电压。根据分析,排除上述因素造成电压互感器烧毁原因外,只有一种可能,那就是谐振过电压。

       3、 铁磁谐振过电压产生机理

       电压互感器的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因,正常运行时电压互感器的励磁阻抗很大,网络对地阻抗呈容性,三相基本平衡。但在某些扰动下,如单相接地故障的发生和消失,或者是发生单相弧光接地,电压互感器的三相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和,各相感抗发生变化,由于线路电流持续增大,导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和,其电感迅速减小,当电感降到满足ω L = 1/(ω C ) 时,即具备谐振条件,从而产生谐振过电压。

       发生谐振过电压时,电压互感器将产生过电压,使流过其本身电流激增,除了造成一次侧熔断器熔断外,还有可能导致电压互感器烧毁。特殊情况下,还会引起避雷器、变压器断路器的套管发生闪络或爆炸。

       4 、铁磁谐振的消除办法

       根据铁磁谐振过电压产生的条件和稳态特点,可从改变电感电容参数和消耗谐振能量两方面入手消谐。采用励磁特性较好的电压互感器。现在一些厂家生产的抗谐振电压互感器,伏安特性较好,启始饱和电压达1.5U e 以上,一般的过电压下不会进入饱和区,因而难以形成参数匹配发生的谐振。更换为电容式电压互感器。由于电容式电压互感器对地呈现容性,从根本上消除了谐振的基础,从而防止了铁磁谐振现象的发生。

       一次中性点加装消谐电阻或消谐器。Y0 接线的电压互感器高压绕组是中性点不接地系统中唯一的入地金属通道,接地故障消失过程中,三相对地电容3C0 通过电压互感器三相高压绕组电感L/3 放电,极大的直流分量使铁芯深度饱和,电抗减少,激发谐振的同时,大电流往往引起电压互感器过热损坏。接入R0 后,对电压互感器高压绕组进行了分压,限制了绕组中的电流,特别是限制了断续弧光接地时的高幅值电流,既改善了电压互感器的伏安特性,有效抑制谐振,又避免了绕组过热损坏。R0 的阻值选择以发生单相接地故障时,电压互感器开口绕组电压不低于80 V 为标准,以保证接地保护动作的灵敏度,

6 ~ 10 kV 系统可取30 ~ 50 kΩ。电压互感器开口三角绕组接入阻尼电阻。该电阻能直接消耗电源供给的谐振能量,尤其是线路电容3C0 供给的直流零序电源能量。理想情况下阻值越小,消谐效果越好,但过小又影响接地时零序电压保护输出,系统持续接地时还有可能烧毁开口三角绕组和电阻本身。一般可选择20 ~ 50 Ω、0.2 ~ 1 kW 大功率电阻。

       加强10 kV 线路的日常维护与检修。增加线路巡视次数,强化巡视质量,及时发现并消除各类故障隐患,提高线路健康水平,减少线路发生单相接地故障的几率。通过以上分析可以看出,中性点不接地系统中,当出现异常的电网扰动时,会激发铁磁谐振,导致虚幻接地和设备损坏故障,危害性较大。因此,电网出现接地信号后,应仔细甄别,切不可将电压互感器的谐振误判为单相接地,影响故障的正确处置,最终造成设备烧毁的严重后果。

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