（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司 黑龙江齐齐哈尔 161005）
摘要: 高压PT在电力系统中起着检测母线电压和实现保护等重要功能，本文主要针对尼尔基发电厂10.5千伏III段母线PT故障原因进行分析探讨与技术总结，提出应改进的措施及笔者在处理中的一点体会。
关键字:尼尔基发电厂；PT故障；原因分析；改进方法
前言
尼尔基水利枢纽水电站位于嫩江干流黑龙江和内蒙古交界的河段上，为河床式电站，总装机容量为4台单机容量为62.5MW的机组,为两机一变扩大单元接线，厂用系统电源取自1、2号主变低压侧共箱封闭母线处，经过两台厂用变压器接至10.5千伏高压I、II段母线上，III段母线引接地区变电所10千伏侧。10.5KV系统为中性点不接地系统，母线电压互感器为大连北方互感器集团有限公司生产产品。
1 事故现象
10月17日01时32分，尼尔基发电厂上位机报：10.5千伏III段接地报警，模拟屏III段接地报警光字牌亮，现场巡回检查发现A相电压为6.25千伏，B相电压为6.25千伏，C相电压为0，零序电压6.5千伏。随即停电对线路及母线电压互感器进行检查,结果为三相线路测试绝缘电阻均合格，母线电压互感器C相保险烧断,C相电压互感器一次绕组内部烧断。汇报厂领导后，将试验合格的备品进行更换处理，17日下午16时，将III段进线3开关合闸运行，系统工作一切正常。
2 原因分析
2.1 故障现象分析
尼尔基发电厂10.5千伏III段母线引接地区变电所10千伏侧，该10.5千伏系统为不接地系统，为了监视三相对地电压，我厂采用的是三台单相电磁式电压互感器按照星形接线的方式组合在一起，母线电压互感器具体参数见表1。
通常情况下，中性点不接地系统在发生单相接地故障时，故障相对地电压为零，非故障相电压升高至线电压，但不会破坏系统三相电源的对称性，故允许带故障继续供电2小时。根据事故现象，显然与上位机所报的单相接地故障现象不同，考虑原因应为C相保险在烧断前发生了瞬时接地故障，继而导致C相熔丝烧断。而非故障相A、B相电压向量相差120°，其合成结果在电压互感器二次开口三角绕组上的出线端头就有了单相电压值，约33V左右的零序电压，故也能报出接地信号。
2.2 导致电压互感器熔丝及一次绕组烧断的原因分析
电压互感器本次发生的这次故障，让我们非常重视，由于该电压互感器C相曾出现过绝缘损坏爆炸事故, 而且已更换处理，且更换前的备品各项试验数据合格，所以排除PT本身的问题。另外经过对其它两段母线PT的观察，同一型号电压互感器从未发生过该类事故，且其它两段上负荷未发生过单相接地故障。所以考虑原因为3开关单相短路故障导致，具体分析如下：
3开关所带线路由电缆和架空线路外加III段母线组成，对地成容性，而母线电压互感器对地成感性，接线等效图见图1，La、Lb、Lc为各相对地励磁电感，与对地等值电容（Ca、Cb、Cc）组成LC并联电路。系统正常工作时，Ea=Eb=Ec=U, Uo=0,电压互感器铁芯不饱和，因电压互感器有较高的励磁阻抗，电容电流大于电感电流,感抗远大于容抗，电路不具备谐振条件。由于系统接地故障使线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，其励磁感抗迅速减小，当电感降到满足谐振条件时，从而在电容和电感两端产生谐振过电压。在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，若此时达到了熔断器的熔断值，则熔断器立即熔断，起到保护电压互感器的作用，若此时未达到熔断器的熔断值，则容易引起电压互感器内部过热，热量累积到一定程度，从而烧毁电压互感器。
图1 接线等效图
在本次电压互感器事故前，确实发生过多次单相瞬时接地故障情况，原因为在大风天气，由于树枝摆动导致树木多次瞬间搭接在线路上，或者树木刮断搭在架空线路上，形成接地故障。
3 改进方法
为保证系统安全运行，并从根本上解决系统过电压保护方面存在的问题 ，现提出改进意见以解决由于铁磁谐振引起的电压互感器事故，解决的途径为改变运行模式，破坏系统达到谐振点，限制电压互感器上的过电压，防止其进入饱和区。具体方法如下：
3.1 使用励磁特性好的电压互感器，或者将母线电磁式电压互感器更换为电容式电压互感器，电容式电压互感器对地呈现容性，从根本上失去了谐振的基础，从而防止了铁磁谐振现象的发生。
3.2 在原星接电压互感器一次绕组中性点与地之间加入一个特殊设计的消谐装置，能够有效限制铁磁谐振引起的过电压，限制单相接地或电弧接地时流过电压互感器的过电流。
3.3 在电压互感器的开口三角形绕组并联多功能微机消谐器, 二次消谐加强和巩固一次消谐效果，消除电压互感器中各种频率的铁磁谐振的设备，可进行故障显示和报警，并具有存储打印功能。
经与电压互感器厂家协商，在电压互感器中性点与地之间加装LXO-10型消谐器是行之有效的措施，该消谐器采用大容量非线性电阻片SIC经高温焙烧而成，具有散热性能好、体积小、热容量大等特点，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值，使谐振在起始阶段不易发生，但电网单相接地时，消谐器上出现千余伏电压，电压较高，消谐器电阻至下降，能够有效的限制消谐器两端的工频电压值，保证电压互感器的正常运行。
4 结论
通过以上分析可以知道，母线电磁式电压互感器在开关分合闸、瞬时接地等系统扰动情况下，容易构成铁磁谐振的发生，从而引发分频、基频、高频谐波谐振，造成电压升高、电流增大等现象，对电压互感器的安全稳定运行造成极大危害。因此采用必要的保护措施防止电压互感器发生铁磁谐振显得非常重要。考虑到我厂的实际情况，并与厂家技术人员沟通后得知，在电压互感器中性点与地之间加装LXO-10型消谐器是行之有效的方法，该方法可以从根源上避免由于wL=1/wC引起的铁磁谐振，减小由于铁芯饱和引起烧毁PT或PT一次高压熔断器的现象。
参考文献:
【1】电流互感器和电压互感器选择及计算规程 DL/T866-2015中国计划出版社
【2】DL/T 596—1996 电力设备预防性试验规程
论文作者:高凤辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：电压互感器论文; 母线论文; 谐振论文; 故障论文; 单相论文; 电压论文; 相电压论文; 《电力设备》2018年第16期论文;