浅谈10KV电压互感器烧毁的原因及对策

摘要：本文主要针对10kV系统中，电压互感器经常出现烧毁现象的原因做了分析，并根据实际提出了解决问题的方法，对实际运用效果做了比较。

关键词： 电压互感器;烧毁原因;对策

Abstract: This paper mainly analyzed for the 10kV system, voltage transformer often burn phenomenon, and according to the actual proposed solves the question method, actual application results were compared.

Key words: voltage transformer burn-out reason; countermeasure;

　　前言：

某一阶段，35KV英言、古城变电站频繁出现10KV电压互感器烧毁现象。时间大都发生在后半夜负荷低谷时段，调取调度检测数据显示，大部分在电压互感器烧坏的前一瞬间出现三相电压同时升上到线电压，随即出现瞬间电压波动，随后某项电压降到零值，即该相PT烧毁。

实例：运行连接方式：35KV英言、古城变电站10KV均为单母分段连接，且10KV各段母线均装设有计量用电压互感器和测量用电压互感器，计量电压互感器两台，一次为不完全星形连接；测量用电压互感器三台，一次为Y0连接，1号、2主变并列运行。这样在10KV母线上就有4组10台电压互感器在运行。

1 电压互感器概述

1.1电压互感器原理。按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。电磁感应式电压互感器其工作原理与变压器相同，等值电路与变压器的等值电路也相同，基本结构也是由铁心和一、二绕组组成。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。由于电压互感器本身的阻抗很小，因此一旦二次绕组发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的一次绕组接有熔断器，二次绕组可靠接地，以免一、二次绕组绝缘损毁时，二次侧出现对地高电位而造成人身和设备事故。

1.2相关技术规定.。从上述中看出，在制造电压互感器时，已考虑到系统接地时由于两相电压升高对电压互感器的影响。10kV电压互感器铁芯磁通密度选择：正常运行时取7000—8000高斯，系统单相接地，未接地相电压达到1.9倍额定电压时，铁芯磁通密度在14000—16000高斯，还达不到铁芯饱和程度，因此电压互感器在系统接地时不致过载运行。在运行中曾出现过烧电压互感器的事故，经试验分析，有些厂出产的电压互感器，在加上额定线电压时（即相当于系统接地时的情况），铁芯已严重饱和，有载损耗增大很多，这是烧电压互感器的主要原因。

2 电压互感器故障原因分析 

根据故障现象，经过初步判断，估计是由于下述的几个原因所致： 

2.1 原因分析1：在10KV或35KV中性点不接地（或非有效接地）系统中，由于谐振过电压、间歇性弧光接地过电压的存在，经常导致在10KV或35KV电压互感器烧毁或电压互感器熔断器熔丝熔断，从而造成停电检修，给电力系统造成不必要的损失。

10KV或35KV中性点不接地（或非有效接地）系统的谐振过电压是由于电压互感器的非线性励磁电感于系统对地电容在电压突然改变时而诱发的铁磁谐振，表现为电压互感器相对地电压增高，开口三角电压达到报警值，导致报警系统报警，严重时能使电压互感器的一次出现较大的电流，从而烧毁电压互感器。 根据彼得逊（德国）谐振原理，电源的频率、电感和电容在运行的电力系统中都是实际运行设备所固有的，而在电压互感器的中性点加装一定阻值的电阻后，就可使电压互感器避开分频、基频和高频的谐振区，从而使电压互感器避免谐振过电压，试验也证明了此观点的正确性。19年西安交通大学及西北电力试验研究所对此进行了大量的试验及实模试验，并与当年推出了第一代消谐器LRQ-10型，其经过多年的实际运行，效果显著。

2.2原因分析2：第一，实践证明电压互感器的烧毁不但与谐振过电压有关，同时系统间歇性弧光接地也是烧毁电压互感器的一个主要原因（在某日英言变电站电压互感器烧毁前，调度数据就未显示三相电压同时升上到线电压的现象，而是频繁出现间歇性接地信号），特别是在农网10KV不接地系统中。分析其原因，当系统发生间歇性弧光接地时，非接地相也出现过电压，同时系统的对地电容增高，但弧光接地消失后，系统又恢复到原来的电压状态，但系统中由于对地电容增高而吸收的能量要释放掉。由于整个系统（主变、配变）中性点均不接地，只有变电站三相电压互感器中性点接地，此时将有一个系统电容电流通过电压互感器线圈经一次尾巴线的接地来释放掉。但大电流流过电压互感器时会导致其发热，经过多次作用，就可使电压互感器因过热而烧毁。

若在电压互感器的中性点选一阻值合适的非线性电阻，对电容电流加以控制，但LRQ-10型消谐器的非线性电阻所选的α系数过小（α系统值=0.3-0.4），据非线性特性，当α系数过低，流过电流较大时，所得到的电阻较低，其所电流的能力较小，所保护电压互感器的能力就很小，当遇到系统中10KV配电线路较长，电容电流较大时，其所起的作用就更有限了，而且当流过消谐器的电流较大时，也会导致消谐器发热，若此消谐器为瓷件，其过热后还可能引起爆炸而发生次生破坏。

2.3 原因分析3：产品质量问题。如果由于产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等，均可能致使电压互感器发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿，使电压互感器烧毁。 

2.4原因分析4：电压互感器二次过负荷。如果电压互感器二次过负荷，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，尤其是在电压高于额定电压情况下，电压互感器内部发热更加严重；再者，该系统属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相电压互感器更加容易发生热膨胀爆裂。 

2.5 原因分析5：过电压。如果电压互感器承受高于额定值很高情况下，会直接导致绝缘介质受热而汽化，体积急速膨胀，而干式电压互感器内部空间有限，当压强增加到一定程度时便发生爆裂。而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于雷击引起的。内部过电压通常包括操作过电压和谐振过电压。如当系统内开关操作，电力系统将由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态。在此转化过程中由于电力系统内部电磁能量的振荡、互换及重新分布，就可能在某些设备上，甚至在整个电力系统中产生较大的过电压。由于系统变化，使其参数满足共振条件，则可能引起强烈的具有共振性质的振荡，并导致严重的过电压。前者称为操作过电压，后者称为谐振过电压。 

3 采取的措施

3.1 改变运行方式。在负荷不过载的情况下，1、2号主变及10KVⅠ、Ⅱ段母线采取运行方式，以最大限度减少各自系统的线路总电容数值，从而减少某一线路故障时，该系统的电容电流；

3.2 加装消谐装置。在电压互感器中性点加装α系数在0.5-0.6之间的新式消谐器，以故障或谐振时流过电压互感器的较大电流。

4 实例比较

效果比较。自2011年3月，我们对35KV英言、古城变电站采取在电压互感器中性点加装新式消谐器以后，至今两个变电站从未发生过烧坏电压互感器的事故，而以前每年至少烧毁两、三次。