10kV系统组合式互感器运行分析

10kV系统组合式互感器运行分析

胡安贵

（云南电网有限责任公司曲靖供电局，云南 曲靖 654200）

摘要：10kV系统中的组合式互感器，因铁磁谐振、中性点接地方式、10kV线路接地、缺相及三相负荷不平衡等问题，对计量装置准确性及运行安全性会造成严重影响，本文针对一起互感器爆炸事故的故障分析，提出了各供电单位在业扩环节，应按《电能计量装置技术管理规程》及南方电网公司《10kV用电客户侧电能计量装置典型设计》的要求配置组合式互感器，即可提高10kV组合式互感器运行的安全性扣可靠性，亦可降低10kV组合式互感器故障率。

关键词：互感器、电压失衡、铁磁谐振

1 提出问题

2019年5月10日，云南省临沧市发生了10kV一起组合互感器爆炸事故，事故造成两死一伤害的严重后果。经事故调查发现，发生爆炸的直接原因是现场组合式互感器为三相四线组合式互感器，其接线方式为Y/Y，这种接线方式下的组合式互感器在实际运行中的安全性及可靠性较差，易出现三相二次电压失衡、铁磁谐振等问题。此外，互感器绝缘强度不合格、TV一次接地，TA二次开路、PT高压保险断线、TV二次侧短路等故障也会降低10kV组合式互感器运行的安全性和可靠性。

2 原因分析

计量装置的接地方式分为中性点接地和不接地两种方式，按照《电能计量装置技术管理》的相关要求，计量装置的接地方式应与系统一致。由于10kV系统是中性点绝缘系统，计量装置的中性点接地方式不接直接接地，当10kV组合式互感器直接接地时，则其接地方式为Y/Y，电表接线方式为三相四线制，这种接线方式的电压互感器存在以下4个方面隐患：

(1)铁磁谐振。当电压互感器一次侧中性点直接接地时，电压互感器的非线性电感与10kV线路的等值电容阻抗匹配相近，容易产生铁磁谐振，从而损坏电压互感器。

(2)增加线路运维难度。当10kV线路发生接地故障时，因电压互感器中性点直接接地，10kV线路对地绝缘电阻为电压互感器一次线圈的直流电阻，其阻值约等于零，导致线路故障查找故障困难。

(3)发生故障时互感器存在过电压风险。由于10kV系统中性点不接地运行，当其中一相直接接地（金属性接地）时，会引起其它两相电压升高为线电压（额定运行电压的√3倍），使互感器出现过电压运行；当其中一相非直接接地（非金属接地）时，会引起其它两相电压超过线电压，使互感器运行更高过电压下。过电压会造成电压互感器匝间短路，继而引起过电流，其作用时间越长，将加速电压互感器铁芯饱和及升温发热，电压互感器烧损击穿甚至爆炸越易发生。运行规程规定，电压互感器允许短时间接地运行，但不能超过2小时。

据统计，单相接地是10kV线路最为常见的故障，因此，互感器过电压风险在10kV系统中普遍存在，如下表：

表 1 会泽县某10kV线路单相接地时运行采样数据（单位/V）

由上表，10kV线路发生C相接地，使A、B相电压升高为线电压，此时电压互感器铁芯磁饱和发热，容易损坏。

(4)三相二次电压失衡。由于三相四线制的计量装置采用Y/Y接线，三相电压互感器的一次侧中性点不接地，处于悬空状态。若三只电压互感器的伏安特性或铁芯磁化特性不一致，会导致中性点会产生位移电压，并感应到互感器二次侧，造成三相二次电压不一致。

用蓝色向量表示Y/Y接线的PT二次侧三相对称电压Ua、Ub、Uc，当出现中性点位移时（以A相为例），三相电压的偏移量记为ΔUa、ΔUb、ΔUc，其中ΔUb、ΔUc由ΔUa引起，同时引发B、C相的相角变化，如下图：

图 1 以A相位移为例的三相二次电压失衡向量图

3解决办法

(1)业扩人员应按《电能计量装置技术管理规程》及南方电网公司《10kV用电客户侧电能计量装置典型设计》进行互感器设计选型，对10kV等级用电客户的计量装置宜采用三相三线组合式互感器，可提升计量装置运行的安全性和可靠性。

    图 2 10kV系统三相三线组合式互感器接线图

(2)部分互感器厂家缩小铁芯截面或使用低质硅钢片，使铁芯的额定工作点接近磁化饱和区，容易产生谐振过电压。为此，各级开关站及变电站宜由省网公司统一招标采购特性准确、绝缘强度高和热稳定好的同批次组合式互感器，确保其伏安特性或铁芯磁化特性一致。

(3)按照相关计量标准进行互感器的检定维护和巡视消缺。

4结语

10kV用电客户侧计量装置采用三相四线组合式互感器会引起计量装置运行安全行和可靠性降低，采用三相三线组合式互感器可以降低组合式互感器故障频率。

参考文献：

[1].DLT448-2016《电能计量装置技术管理规程》

[2].南方电网公司《10kV用电客户电能计量装置典型设计》2020版