李歡歡　劉亞洲

摘 要：本文介紹了中性點(diǎn)PT在消弧線圈成套設(shè)備中的作用及PT燒壞的主要原因。以平頂山市鏤樺變?yōu)槔治鲈撜緝?nèi)中性點(diǎn)PT燒毀的原因，針對(duì)故障情況，提出多種解決方案，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)站內(nèi)環(huán)境，考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性的特點(diǎn)，選擇最佳解決方案，保證了站內(nèi)消弧線圈成套設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：消弧線圈;中性點(diǎn);PT

中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）25-0111-03

Analysis and Solution of 10kV Neutral PT Burning Accident

LI Huanhuan1 LIU Yazhou2

（1.Zhengzhou Yangtianhuida Information Technology Company，Zhengzhou Henan 450001;2.State Grid Zhejiang zhuji Power Supply Company，Zhuji Zhejiang ，China，311800）

Abstract： This paper introduced the function of neutral point PT in the complete set of arc suppression coil equipment and the main causes of PT burnout. Taking Pingdingshan City as an example， based on the analysis of the causes of PT burnout at the neutral point in the station， various solutions were put forward to ensure the normal operation of the complete set of arc suppression coil equipment in the station， taking into account the characteristics of economy and reliability.

Keywords： arc suppression coil;neutral point;PT

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)不斷擴(kuò)張，電力也發(fā)展迅速，電網(wǎng)中大多變電站10kV電纜線路條數(shù)不斷增加，電纜長(zhǎng)度也越來越長(zhǎng)。因此，許多城鎮(zhèn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的容性電流已經(jīng)大大超過10A，甚至達(dá)到上百安培，而作為當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)抵消系統(tǒng)容性電流的消弧線圈成套設(shè)備的正常運(yùn)行在這時(shí)就顯得尤為重要。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，由于系統(tǒng)中容性電流的存在，接地點(diǎn)電流大，電弧不易熄滅，在該條母線上裝上消弧線圈成套設(shè)備為接地點(diǎn)補(bǔ)償感性電流，抵消系統(tǒng)中的容性電流，減小了接地故障點(diǎn)的電流，防止單相接地故障擴(kuò)大，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

消弧線圈成套設(shè)備按照補(bǔ)償感性電流的方法可分為調(diào)匝式、磁閥式、相控式、調(diào)容式和調(diào)氣息式[1]。本文敘述的調(diào)匝式消弧線圈成套設(shè)備主要有接地變壓器、中性點(diǎn)隔離刀閘、避雷器、中性點(diǎn)PT、中性點(diǎn)電流互感器、消弧線圈、有載分接開關(guān)、阻尼箱和控制器等。

消弧線圈成套設(shè)備中的中性點(diǎn)PT與消弧線圈并聯(lián)運(yùn)行，首末兩端分別接在系統(tǒng)中性點(diǎn)與站內(nèi)地網(wǎng)處，其主要作用是測(cè)量出中性點(diǎn)處的位移電壓。消弧線圈控制器利用中性點(diǎn)電壓，一是計(jì)算系統(tǒng)的容性電流;二是消弧線圈控制器通過中性點(diǎn)電壓量來判斷系統(tǒng)線路是否存在接地;三是消弧線圈控制器通過中性點(diǎn)電壓的變化來調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位，達(dá)到最佳補(bǔ)償效果，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)容性電流的變化。

平頂山市鏤樺變電站站內(nèi)裝設(shè)的一套消弧線圈成套設(shè)備運(yùn)行中中性點(diǎn)PT發(fā)生多次損壞。由此，本文主要對(duì)該事故原因進(jìn)行分析，結(jié)合消弧線圈成套設(shè)備狀況，提出解決方案。

1 事故過程

1.1 故障概述

2018年12月7日23：16，運(yùn)維人員正常巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)鏤鏵變10kV Ⅰ段母線出現(xiàn)接地現(xiàn)象。10kV高壓室內(nèi)，鏤1#接地變及消弧裝置有濃煙冒出，鏤1#消弧線圈控制器處于正常工作狀態(tài)，鏤16板（鏤1#接地變）開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行人員立即匯報(bào)調(diào)度，得到批示后，將低壓交流轉(zhuǎn)移到鏤2#站用變上，斷開并退出鏤16板（鏤#1接地變）開關(guān)。10kV母線接地故障消失，10min后鏤#1消弧線圈煙霧消失。

檢修試驗(yàn)專業(yè)人員到達(dá)工作現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：鏤1#消弧線圈中性點(diǎn)PT損壞嚴(yán)重?zé)龤ч_裂，圖1是燒毀后的中性點(diǎn)PT損壞情況。

鏤1#接地變、鏤1#消弧線圈上部有少許熏黑和浮塵，漏出裸露銅線，鏤1#消弧線圈控制器工作正常，站內(nèi)后臺(tái)顯示1母線路發(fā)生接地故障。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維巡視人員反映，12月7日晚上風(fēng)力較大，線路發(fā)生瞬時(shí)接地故障較頻繁。因此，初步判斷引起此事故的導(dǎo)火線是線路中發(fā)生的頻繁瞬時(shí)接地故障衍生為死接地故障。

1.2 故障設(shè)備外觀檢查

經(jīng)過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查發(fā)現(xiàn)，鏤1#消弧線圈成套設(shè)備除中性點(diǎn)PT損壞嚴(yán)重外，阻尼電阻表面發(fā)黑，鏤16板（鏤1#接地變）開關(guān)、CT、鏤1#接地變、鏤1#消弧線圈、中性點(diǎn)避雷器、有載分接開關(guān)等設(shè)備外觀無異常。

2 設(shè)備檢查試驗(yàn)

中性點(diǎn)PT開裂、損壞嚴(yán)重已報(bào)廢，無需再進(jìn)行高壓試驗(yàn)。主要對(duì)鏤16板開關(guān)進(jìn)行了絕緣電阻、交流耐壓試驗(yàn)，動(dòng)作靈敏度及過流保護(hù)試驗(yàn);對(duì)接地變進(jìn)行了絕緣測(cè)量，工頻耐壓試驗(yàn)，變比試驗(yàn)，繞組阻值測(cè)量;對(duì)中性點(diǎn)CT進(jìn)行了主絕緣檢查，精度檢測(cè);對(duì)于消弧線圈，檢查了每個(gè)檔位的直阻以及絕緣情況;對(duì)中性點(diǎn)避雷器的試驗(yàn)檢查有絕緣、耐壓試驗(yàn)及泄露電流的測(cè)量，阻尼電阻阻值檢測(cè)及真空接觸器保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)，有載分接開關(guān)的過渡電阻及絕緣試驗(yàn)。通過常規(guī)性的高壓試驗(yàn)可知，鏤16板（鏤1#接地變）開關(guān)、CT、鏤1#接地變、鏤1#消弧線圈、中性點(diǎn)避雷器、有載分接開關(guān)和阻尼箱等設(shè)備合格[2]。

3 原因分析

引起PT燒壞的常見因素有以下幾種。一是產(chǎn)品本身原因。國(guó)內(nèi)外電力設(shè)備生產(chǎn)廠家不計(jì)其數(shù)，廠家的實(shí)力也參差不齊，因此生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量也差別較大。一些小廠家往往因于技術(shù)實(shí)力弱或者管理松懈、產(chǎn)品出廠前檢驗(yàn)制度不規(guī)范等，造成PT出廠不過關(guān)，更有一些廠家產(chǎn)品材料以次充好。這些因素都會(huì)造成PT過早地絕緣老化，發(fā)生線圈絕緣擊穿匝間短路、電流驟增現(xiàn)象，從而燒壞電路。

二是PT二次故障引起的一次故障，如PT二次發(fā)生短路故障，正常運(yùn)行時(shí)，PT二次線圈相當(dāng)于開路，阻抗很大。當(dāng)PT二次側(cè)運(yùn)行中發(fā)生短路，阻抗迅速減小到接近于零，這時(shí)二次回路會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，直接導(dǎo)致二次線圈嚴(yán)重發(fā)熱而燒毀。三是過電壓造成設(shè)備絕緣損壞。中性點(diǎn)PT高壓側(cè)過電壓的產(chǎn)生一般是由于線路發(fā)生接地故障導(dǎo)致10kV中性點(diǎn)處電壓值升高，PT高壓側(cè)地電壓突然升高很容易激發(fā)鐵磁諧振，鐵磁諧振往往產(chǎn)生更大過電壓，當(dāng)過電壓達(dá)到設(shè)備的極限時(shí)就會(huì)將設(shè)備燒毀。

現(xiàn)場(chǎng)情況分析：根據(jù)變電站內(nèi)設(shè)備監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)測(cè)記錄可知，現(xiàn)場(chǎng)故障時(shí)，10kV母線電壓A相17.3kV、B相14.2kV、C相7.3kV。根據(jù)郭莊變集控站值班人員反映的情況及變電站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備監(jiān)控主機(jī)的顯示來看，由于10kV線路有接地發(fā)生，致使中性點(diǎn)電壓升高，從而引起零序PT磁飽和，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)熱，且此PT完全封閉，不利于鐵芯散熱。同時(shí)，由于中性點(diǎn)電壓升高，零序PT感抗發(fā)生變化，經(jīng)站內(nèi)值班人員查看站內(nèi)故障錄波儀器發(fā)現(xiàn)，接地故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)高次諧波，此時(shí)接地線路發(fā)生間隙性弧光接地，產(chǎn)生高頻諧振，從而在零序PT上產(chǎn)生高頻諧振過電壓，這是導(dǎo)致此次零序PT燒壞的主要原因?？梢姡l(fā)此次事故的因素是綜合性的：一是線路單相接地故障引發(fā)的鐵磁諧振過電壓;二是產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝存在缺陷。

4 解決方案及建議

經(jīng)過對(duì)消弧線圈的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行外觀及高壓試驗(yàn)檢查，主要發(fā)現(xiàn)以下問題，阻尼電阻發(fā)熱嚴(yán)重，存在隱患;中性點(diǎn)PT燒毀不能工作。故該消弧線圈不能投入運(yùn)行。

4.1 解決方案

根據(jù)消弧線圈成套設(shè)備的工作原理及國(guó)內(nèi)各個(gè)廠家的產(chǎn)品狀況，解決此事故的方案主要有以下幾種。

第一種方案：更換容量較大，勵(lì)磁特性較好，鐵芯未完全封閉（有利于散去鐵芯飽和所產(chǎn)生的熱量）的零序PT，同時(shí)在零序PT加裝保險(xiǎn)[3]。但是，加裝的高壓保險(xiǎn)需要與中性點(diǎn)PT配型準(zhǔn)確，若選擇的保險(xiǎn)額定電流較小，則會(huì)經(jīng)常燒毀保險(xiǎn)，增加維護(hù)量，且需要投入更多的人力和財(cái)力;若選擇的保險(xiǎn)額定電流較大，則起不到保護(hù)零序PT的作用。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空間緊湊，加裝保險(xiǎn)還要考慮絕緣距離，保證人員和設(shè)備安全。因此，該高壓保險(xiǎn)的選型和施工比較麻煩。

第二種方案：更換帶有內(nèi)附PT的消弧線圈。此類消弧線圈不僅能在接地故障產(chǎn)生時(shí)補(bǔ)償感性電流，還能監(jiān)測(cè)中性點(diǎn)電壓。但是，利用消弧線圈本體的二次側(cè)檢測(cè)中性點(diǎn)電壓，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)誤差較大，因?yàn)檎＿\(yùn)行過程中中性點(diǎn)處的電壓隨著系統(tǒng)參數(shù)的變化也在不斷變化，并且消弧線圈在不同檔位高壓側(cè)線圈的匝數(shù)也不一樣，故不同檔位下消弧線圈的變比不同。消弧線圈控制器需要根據(jù)每個(gè)檔位變比進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行軟件升級(jí)改造。

第三種方案：為防止接入零序PT引起系統(tǒng)參數(shù)改變，再次燒毀PT，可以改變消弧線圈控制器的算法和消弧線圈一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)，將原來的消弧線圈二次并聯(lián)電阻改為一次串聯(lián)電阻，并將電阻的保護(hù)單元由原來的機(jī)械保護(hù)改為可控硅單元。同時(shí)，要采集中性點(diǎn)電流計(jì)算出中性點(diǎn)電壓來代替零序PT。

第一種方案?jìng)湄浿芷谳^長(zhǎng)，一次設(shè)備空間較狹窄不便安裝高壓保險(xiǎn)。第二種方案更換消弧線圈費(fèi)用較高，不經(jīng)濟(jì)，而且消弧線圈控制器的軟件升級(jí)改造工程復(fù)雜，中性點(diǎn)電壓監(jiān)測(cè)誤差較大。第三種方案僅需要安裝一個(gè)精度較高的零序電流互感器，阻尼電阻由并聯(lián)改為串聯(lián)，串聯(lián)到一次回路后，阻尼作用更加明顯，避免諧振過電壓的產(chǎn)生。同時(shí)，將阻尼電阻中的保護(hù)單元改為可控硅式單元能更好地保護(hù)電阻。當(dāng)電阻兩端的電壓過高達(dá)到閾值后，可控硅能快速響應(yīng)，比真空接觸器機(jī)械式響應(yīng)速度快，而且可控硅的壽命也比機(jī)械式的設(shè)備要長(zhǎng)久。此外，此種保護(hù)單元不需要二次接線，不僅節(jié)約成本，而且便于維護(hù)，節(jié)省人力和物力。通過采集到的零序電流計(jì)算出中性點(diǎn)電壓，代替零序PT的功能，這既能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到中性點(diǎn)電壓，又能將消弧線圈成套設(shè)備簡(jiǎn)單化，防止接入零序PT而引起系統(tǒng)發(fā)生諧振[4]。

結(jié)合此變電站的情況，考慮經(jīng)濟(jì)性、可靠性和方便快捷性，建議采用第三種方案，即撤掉原裝消弧線圈的中性點(diǎn)PT，加裝精度較高的零序CT，通過零序CT采集到的中性點(diǎn)電流來計(jì)算出中性點(diǎn)電壓。

4.2 建議

第一，由于此次零序PT燒壞是由鏤14板線路發(fā)生接地故障引起的，且此線路發(fā)生接地較頻繁，故建議對(duì)此線路加強(qiáng)巡視檢查，排除可能引起線路接地的隱患。具體來說，變電站運(yùn)維人員可密切關(guān)注消弧線圈成套裝置上的測(cè)溫裝置，發(fā)現(xiàn)溫度異常要及時(shí)匯報(bào)，當(dāng)10kV線路再次發(fā)生接地時(shí)，記錄10kV母線三相電壓、開口三角電壓、消弧線圈控制裝置上的中性點(diǎn)電壓，并及時(shí)上報(bào)。

第二，對(duì)于變電站同一廠家的設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)巡視，防止類似事故再發(fā)生。

第三，該變電站后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)顯示該站10kV電壓等級(jí)鏤20板出線發(fā)生接地故障較頻繁，此線路為架空出線，應(yīng)對(duì)此線路周圍樹木雜物情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，防止線路接地現(xiàn)象頻繁發(fā)生;按規(guī)定對(duì)線路上的絕緣子、避雷器等設(shè)備進(jìn)行定期絕緣測(cè)試，及時(shí)更換不合格的器件，避免因設(shè)備絕緣不良而發(fā)生單相接地故障;同時(shí)，也要對(duì)其他出線進(jìn)行定期巡視維護(hù)，排除發(fā)生單相接地故障的誘因。

第四，今后選擇設(shè)備時(shí)，要盡量選取實(shí)力較強(qiáng)、產(chǎn)品技術(shù)過硬的大廠家的設(shè)備。電力系統(tǒng)工作人員要提高技術(shù)能力，把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，禁止不合格產(chǎn)品進(jìn)入，發(fā)現(xiàn)不合格的電力器件應(yīng)及時(shí)更換，避免留下隱患。

為了降低消弧線圈成套設(shè)備的故障率，保障消弧線圈運(yùn)行狀況良好，還應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行巡檢維護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

該站采取上述方案后，消弧線圈設(shè)備運(yùn)行將近1年，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，系統(tǒng)跟蹤正常，未再發(fā)生電力設(shè)備燒壞事故，單相接地故障次數(shù)明顯減少，保障了變電站設(shè)備安全運(yùn)行，確保了該變電站附近用電客戶的權(quán)益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]許曄，郭謀發(fā)，陳彬，等.配電網(wǎng)單相接地電弧建模及仿真分析研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（7）：57-64.

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