一起35kV母线电压互感器二次开口三角形短路的故障分析

胡海

摘 要：某35kV变电站站10kVⅡ段母线电压互感器在一年内共损坏四次，本文对事故原因进行分析，判定故障原因为微机消谐装置的可控硅在工作中被击穿，导致电压互感器二次开口三角形短路，当系统单相接地时绕组和铁芯发热令电压互感器一次绝缘被破坏，造成了电压互感器多次被烧毁的事故，最后提出了给微机消谐装置加入保护环节的解决方案。

关键词：电压互感器；二次短路；可控硅；故障分析

1.事故概况

某35kV变电站10kVⅡ段母线电压互感器在一年的时间内共损坏四次。Ⅱ母电压互感器第一次烧毁时，电压互感器二次绕组及接线情况良好，一次引线处绝缘情况良好，缺陷部位主要集中在铁芯。电压互感器第二次烧毁时，电压互感器损坏情况与第一次大致相同，主要集中在铁芯。对故障电压互感器进行解体后，发现其一次绕组存在熔断现象，一次绕组绝缘被破坏，内部环氧树脂绝缘烧蚀严重。电压互感器第三次烧毁时 电压互感器一次侧熔断器被熔断，B相熔断器因高温炸裂，电压互感器状态与前两次相似。更换不同厂家的大容量电压互感器，使用9个月后该站10kVⅡ母电压互感器第四次被烧毁。总结四次故障特点，其每次故障情况类似。电压互感器铁芯在高温下片间绝缘溶化，内部热击穿，一次保险管炸裂，二次部分接线被烧熔。Ⅱ母电压互感器前三次均采用相同型号规格产品，型号为JDZJ-10，容量40VA， 电压互感器烧毁时间间隔较短。第四次更换了大容量电压互感器，运行9个月后电压互感器烧毁。前三次经检查，排除了二次短路、消谐器损坏等原因，怀疑为产品质量问题，但第四次选用的大容量和不同厂家的产品，电压互感器依然烧毁。

2.事故原因分析

从历次烧损的情况可以确定，故障为发热导致，且为一次绕组和铁芯发热，故障时电压互感器鐵心饱和，一次绕组流过超过额定电流数倍的大电流，而一次绕组电阻电阻较大，电流增大时间，发热严重，铁损也增大，绕组及铁心发热使片间绝缘熔化，使涡流损耗急剧增加，形成恶性循环，最终导致电压互感器烧损。导致电压互感器铁芯饱和有以下几种可能：

（1）铁磁谐振。10kV不接地系统中，电压互感器中性点接地成为系统对地的唯一金属性通道，当系统对地电容充电或放电，只能通过电压互感器中性点构成回路，此时会有很大的涌流通过电压互感器一次，造成铁芯饱和。

（2）一次消谐器损坏或功能丧失。一次消谐器是一个接在星形接线电压互感器中性点的随电流变化的电阻，当消谐器损坏或功能丧失时，电压互感器铁芯容易饱和[2]。

（3）电压互感器二次绕组存在短路。短路时二次侧流过巨大的电流，造成铁芯严重饱和。

（4）电压互感器开口三角形连接绕组短路。运行中，由于系统电压只能相对对称，因此电压互感器开口三角形连接绕组处始终会存在比较微小的电压，短路时这种电压可能会使电压互感器存在长期发热问题，影响电压互感器绝缘，但不会导致故障。而系统电压波动较大，或者发生单相接地短路故障时，开口三角形处电压会很大，短路产生的电流将直接使铁芯饱和，一次绕组和铁芯发热烧毁。

在前三次电压互感器烧毁后的检查中，排除产品质量问题，一次消谐器损坏等原因，在第四次时，发现电压互感器开口三角形处连接的微机消谐装置内部双向可控硅击穿，导致开口三角形短路。正常运行时，开口三角形电压很小，短路电流很小，对电压互感器没有多大影响。当线路出现单相接地时，开口三角形电压很大，会产生很大的短路[3]。

在系统正常情况下，装置内的可控硅处于阻断状态，当系统发生谐振时单片机触发可控硅瞬间导通达到迅速消除铁磁谐振的目的。但是由于设计上的失误，可控硅在工作中击穿，造成了电压互感器二次开口三角形短路，当系统单相接地时，开口三角绕组内电流迅速增加，造成铁芯饱和，绕组和铁芯发热使电压互感器一次绝缘热击穿，造成了电压互感器屡次烧毁的事故。

3.处理措施

对微机消谐装置进行了改进。

4.总结

本文对一起35kV母线电压互感器二次开口三角形短路进行了故障分析，得出了消谐装置的可控硅被击穿导致电压互感器二次短路是事故发生的根本原因。因此要求相关工作人员对接在互感器二次回路中的设备要有充分的了解，无论是保护装置还是测量设备，还是消谐装置，要有足够的措施避免电压互感器二次短路。

参考文献：

[1]李继房，旸洪锦，唐元媛.开口三角电压回路短路引起的故障分析[J].电工技术，2011，（10）.

[2]全先德，卢垠西.电压互感器二次开口三角短路故障分析[J].变压器，2012.

[3]汪昌元.关于电压互感器开口三角接线正确性的探讨[J].中国科技纵横，2013，（15）.