35kV江屯站10kV线路PT事故分析

35kV江屯站10kV线路PT事故分析

房宣合

广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆526000

摘要：随着经济社会不断向前发展，公众生活质量不断提升，对用电服务保障等方面的要求不断提高，对于电力行业而言，随着服务范围和发展规模不断扩大，发生安全隐患风险的概率也在不断提升，所以需要采取有效的措施和方法，防范各类事故风险，进而最大限度地保障电力系统安全稳定运行，促进社会稳定和行业可持续健康发展。本文对一起10kV线路PT事故进行了深入分析和原因总结，同时提出了具体的计划建议，以期为相关领域不断提高事故风险防范和控制水平提供一定的参考借鉴。

关键词：10kV；线路PT事故；35kV江屯站；原因；对策

一、概况分析

2017年5月24日，高压所试验研究室和综合研究室人员赴肇庆供电局35kV江屯站，与肇庆供电局变电、试验、检修、运维等工种人员以及安徽一天电气技术有限公司人员对该站10kV营岗线线路PT事故进行了现场勘查和初步分析，为进一步的事故分析收集了样品及相关资料。

二、事故追踪和故障情况分析

（一）线路PT历史事故回顾

2012年，肇庆局对35kV江屯站进行了技改，站内全部10kV线路PT均为2012年9~12月安装投运。从投运起至今，一共发生了5起10kV线路PT烧损事故，具体事故情况分别为：

2016年8月3日，在大柚线路位置发生线路PT烧损事故，事故原因为事故当天有雷雨天气，伴台风，县调发现PT没信号，现场查看发现PT烧毁。更换PT进行消缺。有雷雨天气，伴台风。无操作，PT材质为硅橡胶，投运年限为4年。

2017年3月31日，在大柚线路位置发生线路PT烧损事故，事故原因为雷雨天气后，县调发现PT没信号，巡维人员1小时后抵达，发现PT正起火燃烧。PT绕组铜线外露，靠线路侧套管断开，经套管对构架的槽钢放电。更换PT进行消缺。雷雨天气。无操作。PT材质为环氧树脂浇注，投运年限为7个月。

2017年4月26日，在大柚线路位置发生线路PT烧损事故，事故原因为事故当天有雷雨天气，县调发现PT没信号，现场查看发现PT烧毁。雷雨天气。无操作。PT材质为与第2次事故为同厂家同批次的备品备件，投运年限为1个月。

2017年5月19日，在营岗线路位置发生线路PT烧损事故，事故原因为当天该局发现线路PT烧坏，但无法确定缺陷发生时间。事故后检测发现，A相无电压、B相和C相电压升高。更换PT进行消缺。天气情况不详。无操作。PT材质为环氧树脂浇注，投运年限为1个月。

2017年6月6日，在营岗线路位置发生线路PT烧损事故，事故原因为当天该局运行人员现场发现，该线线路PT燃烧。雷雨天气。无操作。PT材质为环氧树脂浇注，投运年限为20天。

（二）设备事故情况

1、缺陷情况

2017年5月19日，肇庆局运行人员发现35kV江屯站10kV营岗线PT烧坏，但无法确定事故发生时间，测试发现，A相几乎无电压、B相和C相电压升高。2017年6月6日晚，10kV营岗线PT再次发生烧毁事故。

2、保护动作情况

保护无动作。

3、同类型设备检查情况

对35kV江屯站其他剩余的10kV线路的PT进行排查，没有发现异常情况。

（三）事故特点分析

对此次发生的10KV线路PT事故特点进行分析，结果发现：

1、变电站环境——35kV江屯站地处山区，位置偏远，雷电情况较为频繁。

2、变电站接线——35kV江屯变电站包括1条35kV进线、2台35/10kV主变和6条出线（分别为大柚线、营岗线、水月线、江屯线、下荣线、联和线）。

3、线路对比——2012年技改中，全部6条线路PT、避雷器等更换为同样的产品，设备及绝缘配置相同，其中大柚线发生3起PT事故，营岗线发生2起PT事故，其余4条线暂未发生。

4、接地方式——10kV系统以中性点不接地方式运行。

5、熔断器——江屯站每条10kV线路上均安装了单相PT，用来作为站内二次设备电压信号源。PT均为电磁式电压互感器，通过导线直接与10kV线路连接，中间不经熔断器，PT内部也没有熔丝，只能通过避雷器进行有限的保护。

6、避雷器——PT事故发生后对避雷器进行试验，试验结果合格。由于避雷器无动作计数器，且无录波信号，无法判断前4起事故中避雷器是否起作用。

7、线路负荷——线路负荷以农网为主，并带有部分轻工业用户（矿场、铝合金制品等）。

（四）故障机理分析

通过对此次故障机理进行分析，主要包括：

1、电压互感器（PT）运行的主要风险源

电压互感器（PT）作为电网中的感性储能元件，存在参数配合不当引起的谐振风险，非线性励磁特性还存在过电流发热风险，是整个系统的薄弱环节之一，一旦发生PT故障会造成二次侧失压，严重时会引起继电保护跳闸，影响系统供电可靠性，甚至造成重大经济损失。

由于10kV系统设备的绝缘裕度较高，一般允许带单相接地故障持续运行较长一段时间，因而单相接地故障对PT构成的危害取决于接地故障消失后两种主要暂态过程，一种是被激发产生的持续的铁磁谐振过电压，另一种是出现短暂的非线性超低频自由衰减振荡过程，前者激发的谐振过电压可导致PT高压绕组烧损，后者的过电流可导致高压熔丝熔断。

除接地故障消失的暂态过程可激发铁磁谐振外，所有的其他内部过电压及大气过电压也都有可能激发起铁磁谐振，但由接地故障引起的故障通常占首位。

2谐振过电压对PT的影响

在中性点不接地系统中，正常运行状态电网中性点的位移趋于0，但会影响系统运行状态，比如单相接地模式或者单相弧光接地受到雷击等情况影响时会导致健全相的电压突然升高，再如电压互感器突然合闸可会导致形成一相或两相绕组内出现巨大的涌流；电压互感器的高压熔断器自身出现不对称故障也会导致产生系统干扰。

工频和高频铁磁谐振过电压的幅值通常比较大，并且在起始暂态阶段该指标还会更高，从而对电气设备绝缘性能产生不良影响。分频铁磁谐振会影响相电压低频摆动，进而导致励磁感抗成倍下降，这种情况下如果感抗下降，将会导致励磁回路失灵，从而发生烧毁故障等。

3、电容放电冲击涌流对PT的影响

当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相的电压升高到线电压，其对地电容上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于电压互感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，电流通路则被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过PT高压绕组，经原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使铁心严重饱和。

总结分析，在系统单相接地故障恢复时，PT中性点流过较大的励磁涌流，当接地电容电流越大时，流过PT的中性点励磁涌流就越大，而且，不同厂家的PT特性有较大的区别。

（五）事故原因初步分析

结合35kV江屯变电站的具体运行情况，初步分析导致10kV线路PT烧损事故可能有如下原因：

1、雷击。现场勘测和座谈分析了解，前3起和第5起线路PT烧损前，变电站区域有雷雨天气发生，第4起PT事故无法确定事故发生时间，暂时无法判断是否存在雷雨天气。考虑到事故前后系统均无操作，且缺乏10kV系统故障录播资料支撑，推测线路PT事故很有可能由雷击引起的接地故障而引发。

2、接地故障消失的暂态过程激发铁磁谐振。因10kV系统主要为架空线路出线，发生瞬时性单相接地故障几率大，尤其是雷雨天气，在接地故障恢复过程中，系统网络的对地电感与对地电容相匹配，激发铁磁谐振，高频谐振的持续高幅值的过电压将引起PT高压绕组绝缘击穿，若激发分频谐振，持续的过电流将使PT高压绕组发热并最终较大面积烧毁。

3、单相接地故障消失引起电容放电冲击涌流。当电网对地电容较大，而电网接地故障消失时，健全相对地电容中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的电压互感器一次绕组形成电回路，构成低频振荡电压分量，促使电压互感器处于饱和状态，形成低频饱和电流。考虑到该站10kV系统没有采用中性点接地方式改造，低频涌流以PT的高压一次绕组作为回路，频繁流过PT的高压一次绕组造成PT匝间绝缘的累积性损伤。从事故PT外表观察，所有5起事故案例都可能与该原因有关，视烧损时间长短决定最终损害的程度。据了解，这一情形在国网10kV中性点不接地系统中具有较为典型的代表性。

4、PT质量问题。有待进一步解剖现场烧损的PT进行试验验证。

三、有效防范35kV江屯站10kV线路PT事故再次发生的控制措施

1.总结分析原因，做好事故定性。要及时对发生故障的情况进行全面摸底排查，及时收集相关的事故相关资料，对收集的故障损坏PT进行解体，确认过电压引起绝缘击穿还是过电流引起绝缘过热烧损，为事故定性提供依据。也为有效防范该类事故再次发生提供更多的经验参考。

2、加强事故原因排查，并安装电压监测设备，提高自动化监控水平。由于某供电局变电站现场无故障录波等监测类设备，现有条件下只能依靠故障前后事故现象和运行经验推测事故可能原因，抑制反措难以做到有的放矢，考虑该站在该地区较为典型，且同类型的故障频繁，过电压和电流具有典型代表性，建议在该站安装过电压监测装置，收集异常运行状态下的电压电流信号，有助于明确事故具体原因，为事故反措提供可靠的依据。可以看出，该次事故距离上次事故发生时间间隔只有20天，2017年6月6日晚某线路PT再次发生烧毁事故，针对该站PT故障频繁的严峻形势，作为紧急措施，建议安装“智能接地装置”，根据故障点性质自动进行故障处理，防止同类事故再次发生。

3、加强事故分析结果综合处理，提高PT耐用性能。同时加强宏观管理和规划，提高事故综合防范水平。根据事故分析结果，调研探讨选择对励磁特性有特殊要求的PT，抑制故障发展，提高对故障耐受能力的可能性。考虑到该地区供电站此次10kV线路PT烧损事故的典型性，建议针对该地区线路开展相关科研项目，对故障原因、故障机理和改进措施进行深入研究，提高电网事故预防和处理能力。

小结

在电力系统运行过程中，每一个点位都需要加强全面过程控制，才能有效防范各类事故的发生，保证电力系统安全稳定运行。加强变电站10KV线路日常管理，对已经发生或者潜在发生的点源进行分析和排查，有助于杜绝和消灭一些可能的安全隐患，进而保证稳定安全供电。

参考文献：

[1]任大江，秀春男，杨文勇.榆林220kV变电站10kVPT保险频繁烧毁事故分析探讨[J]，电工技术，2015（02）

[2]彭磊亚，曲永政.10kVPT烧毁事故原因分析[J]，科学与财富，2015（07）