电压互感器烧毁原因分析及防范措施

电压互感器烧毁原因分析及防范措施

王德欢

（中国石油冀东油田供电公司河北唐山063200）

摘要：通过变电站发生的电压互感器烧毁事故，分析其烧毁原因，再根据其原因制定不同的防范措施，用于提高变电站电压互感器的安全平稳运行。

关键词：过电压负荷过大绝缘老化

近年来，随着油田的不断发展，新油井的不断开发，油田电网面临的压力也越来越大。电力是油田生产最为关键的环节，供电公司变电站担负着整个油田从原油开采到原油外输各个环节的电力需求，因此对于我们来说必须想尽一切办法提高电网运行的可靠性，切实践行保电就是保油的承诺。

近两年来，由于各种因素的影响，变电站连续出现了几次电压互感器烧毁的事故，对电网的可靠运行造成了很大的影响。通过对这几次事故的研究分析，本文总结了造成电压互感器烧毁的原因及防范措施。

一、事故后果及处理方法

1、事故产生的后果。

当出现电压感器烧毁事故后，后台机会发出告警，现场开关柜会发出较强烈的放电声以及一些刺鼻的味道。如不及时处理，会使得PT绕组发热量增加，又由于这些电压互感器都是浇注式的绝缘方式，绕组密封在内，所以散热条件较差，故障的时间一长，电压互感器将不可避免的因过热而发生绝缘损坏、炸裂(也有一部分是因为过热与过电压同时作用而损坏)，严重时，会使PT发生爆炸。如果是C—GIS开关柜，还有可能引起SF6气体泄漏，造成事故扩大。另外PT爆炸对于电网的运行安全会构成重大的威胁，其爆炸的飞溅物很有可能会损伤周围还在运行的设备，还有可能会引起短路并造成停电事故，所以必须尽快提出有效的解决方法以切除故障。

2、处理方法。

电压互感器发生故障后，应立即汇报电调并根据调度令进行倒闸操作。然后在电调指令下退出相关保护，如电容器、电动机的低电压保护，防止保护动作而引起跳闸。接着根据实际运行情况，进行PT的并列，并列成功后退出故障的PT，使之与系统隔离，随后对其进行维修或者更换。如PT不能进行并列需改变系统运行方式，对该段母线停电时，应先把重要负荷转出去，再拉开母联开关进行停电。在处理事故的过程中，应严格按照操作顺序进行操作，防止因人为因素造成事故的扩大。当单相接地引起的电压互感器故障时，还应加强对消弧线圈的监视。

二、烧毁原因分析

1、过电压引起的PT烧毁

过电压可分为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要是由雷击引起的，雷击瞬间的高电压易造成匝间短路而引起过电流，这种过电流会使PT绝缘迅速汽化甚至被击穿，从而引起PT烧毁。

内部过电压一般包括操作过电压及谐振过电压。操作过电压是指当系统内有断路器操作或其它原因，电力系统将由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态，在此过程中由于电力系统内部电磁能量的转化、传递及重新分布，就可能在电力系统中产生较大的过电压。谐振过电压一般是指由于电压互感器突然投入、系统发生单相接地、系统负荷发生较大的波动、电网频率的波动、负荷的不平衡变化等原因，使系统参数发生变化而满足共振条件，并导致严重的过电压。在电网实际运行过程中，谐振多为单相接地故障引起的，单相接地时未接地相电压升高，导致PT铁芯饱和，电感减小，当感抗与系统容抗相等时，就发生了谐振。这时电路中励磁电流急剧增大，可达到额定电流的几十倍以上，就造成了电压互感器的烧毁。

2、二次侧负载过大或短路引起的PT烧毁

电压互感器在正常运行时接近于空载，即负载电流接近于磁化电流，如果二次侧过负荷，会使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成电压互感器内部绕组发热增加，尤其是当电压高于PT额定电压的情况下，PT内部发热会更加严重，长时间过负荷运行会使电压互感器绝缘破坏、受损，最终烧毁PT。

在PT正常运行时，二次负载阻抗很大，而PT是恒压源，内阻抗很小，容量很小，一次绕组导线很细，当PT二次发生短路时，负载阻抗为零，二次侧将产生很大的短路电流，反映到一次侧的电流也很大，容易引起PT匝间短路，造成PT损毁。

3、PT质量不合格或绝缘老化引起的PT烧毁

电压互感器由于本身质量不合格，产品绝缘、铁芯叠片及绕制工艺不过关等，均可能导致电压互感器长期处于高温下运行，加速绝缘的老化，最终出现击穿。而且固体绝缘设备在制造过程中难免存在气泡和气隙等绝缘弱点，这些弱点有时通过绝缘电阻测试和耐压试验是很难发现的，这些弱点也很容易导致PT烧毁。

滩海110kV变电站地处海边，夏季天气炎热，开关室内温度高，湿度大。长时间处于这种环境下，PT绝缘的机械强度会下降，或者易造成耐放电性能降低，导致绝缘发热而缩短寿命。如果水分侵入绝缘内部，将会造成介质电损耗增加或击穿电压下降，最终导致PT烧毁。另外，变电站所处地区雾霾天气较多，空气中的灰尘、酸性物质以及氮氧化物等较多，这些都容易改变绝缘物质的结构和化学性能，降低其电气和机械性能。

三、减少PT烧毁的防范措施

对于操作过电压引起的PT爆炸事故，可以采用改进真空接触器的开关特性，提高断路器的灭弧能力，来防止出现过电压。在进行线路检修时必须严格按照规程办理工作票，并严格遵照操作规程，防止出现带负荷拉刀闸而造成弧光短路引发谐振。对于谐振过电压，可以选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。另外还可以在PT二次侧加装微机消谐装置，当系统出现谐振时，立即进行数据分析采集，并启动消谐电路，避免谐振的发生。

对于电压互感器二次侧故障，在平时应加强对二次侧的检查、巡视。在对二次侧施工或检修时，应确保PT二次不会短接，施工完毕后，应对接线进行紧固。

对于PT本身质量问题，应及时与厂家进行联系，并选用质量较好的电压互感器。新安装的PT，应认真做好验收工作，确保其安装规范、外观清洁、无破损、接线正确，符合验收标准。对于温湿度较高的开关室，建议在夏季及时开启室内轴流风机或装设工业空调，控制室内的温湿度，这样可以有效地延长PT的使用寿命

四、结束语

电压互感器是电力系统中十分重要的设备，只有在平时注重对其进行维护与保养，才能减少不必要的事故，提高系统的稳定性。因此在PT日常运行过程中，应加强对其巡视，着重检查其外部是否清洁，绝缘有无破损、放电现象，外壳及二次侧接地线应良好，二次侧紧固、无虚接。在异常天气下，应增加巡视次数。除此之外，还应定期对其进行清洁、检修、试验，发现问题及时处理或更换。

[1]参考文献：

[2]变电运行技术问答，中国电力出版社，2009年2月

[3]吴竞昌，《供电系统谐波》【M】，中国电力出版社，1998.5