王前斌 罗化龙 沈俊轶

（昆钢集团玉溪新兴钢铁有限公司，云南 玉溪 653100）

玉钢线带厂10kV 电压互感器于2007年、10年发生了两次爆炸事故，本文就玉钢线带厂10kV 电压互感器爆炸事故加以分析，并提出相应的解决办法。

1 玉钢公司接地系统简介

玉钢公司10kV电力系统运行为单母线分段运行，接地系统为小电流接地系统。中性点正常运行时不接地，如图1所示。

图1 玉钢公司供电系统示意图

2 电压互感器爆炸原因分析

2.1 事故过程

2007年6月21日由于系统单相接地短路，玉钢变电站10kVⅠ段SHK-XHG消弧及过电压保护装置动作，玉钢10kVⅠ段C相金属性保护接地。在系统接地约25min时玉钢线带厂中心配电室10kVⅠ段电压互感器发生爆炸，更换新互感器后正常运行。2010年1月，玉钢电力系统由于电缆击穿发生接地故障，玉钢变电站10kVⅠ段SHK-XHG消弧及过电压保护装置动作，10kV1#段母线B相经SHK-XHG高压真空接触器接地运行。同样是在查找系统接地过程中23min时，玉钢线带厂中心配电室10kVⅠ段电压互感器再次发生爆炸。

2.2 事故原因分析

由于两次事故特征非常相似，均是在系统发生接地故障后一段时间内同一电压互感器爆炸。因此玉钢公司邀请了电压互感器设备制造商及昆钢公司专家参与了事故原因分析。在原因分析中有两种观点，一种观点认为玉钢线带厂中心配电室10kVⅠ段电压互感器可能是由于正常运行时经常要承受轧钢时带来的高次谐波，电压互感器高压绕组激磁饱和会对绕组绝缘造成累计伤害。当系统B相接地运行，A、C相电压升高，绕组承受接较大电流发热、绝缘受损加快导致的电压互感器爆炸。电压互感器二次侧故障不应该引起一次侧电压互感器爆炸，理由是二次侧短路有二次保险保护，同时高压侧也有高压熔断器保护。

另一种观点认为不排除由于二次线路故障导致的高压侧爆炸，应重新检查电压互感器柜的二次接线和绝缘。在对电压互感器二次进行了常规的绝缘及接线检查后未发现异常，决定将更换好的新电压互感器送电运行，送电后检查电压互感器的三相相电压、线电压指示均正常，检查电压互感器开口三角的电压3U0为0V。

至此所有检测的数据均为理论正常数据。

但根据经验判断，虽然3U0理论上为0，但实际运行中由于电压互感器固有误差，一次系统中含有高次谐波电压及各相的负荷不平衡等原因，使电压互感器二次辅助绕组构成的零序电压3U0基本上不会出现等于0的情况。于是决定再次检查电压互感器开口三角的的接线。

2.3 故障点查找

经过认真检查，发现在该电压线引去至电压互感器并列柜，顺藤摸瓜至电压互感器并列柜发现由于施工人员误套了端子号套管，竟然将电压互感器开口三角的电压的两根出线接到一个并联端子上。故障点如图2所示。

图2 电压互感器开口三角故障点

至此发现事故原因为：电压互感器在正常运行时由于3U0的值非常小，虽然也在开口三角绕组内有一些环流，但还不至于造成电压互感器损坏。但当发生系统单相接地故障时，开口三角电压将升至很高，绕组环流变得很大，电压互感器烧毁就只剩下时间的问题了。

2.4 一次熔丝未起保护作用原因分析

为什么电压互感器的开口三角接线短路会导致互感器爆炸呢？电压互感器的一次侧不是装有熔断器吗，为什么不能起到保护的作用？

为了能更直接说明问题，我们分别调取了玉钢系统正常运行时的标准矢量图（图3）和2010年1月玉钢电力系统由于电缆击穿发生单相接地时故障录波图（图4）来对比进行分析。

根据系统正常时的实时矢量图可见，当供电系统处于理想的状时，电压互感器的三相电压幅度相同，相角相差120°，由图5测得的实时值可见正常时系统零序电压为0.013kV，根据电压互感器的变比 为：可得此时：3U0= 0.013 5.77×1 00 = 0.225V ，由此可得知系统正常运行时虽然开口三角中有一些环流流过，但不一定会将电压互感器损坏。结合事故后值班人员回忆，他们在年度的清灰工作中就发现该组电压互感器的温度比其他的要高些，但未引起重视，印证了该电压互感器一直存在不正常环流的情况。

图3 供电系统正常运行标准矢量图

图4 系统发生单相接地时事故录波图

但电压互感器一次侧不是也有保险保护吗，为什么一次的保护未起到作用呢？电压互感器保险一般选择0.5A的熔丝，主要进行电压互感器高压侧短路保护，由于开口三角接线短路，就会感应出较大的磁通，电压互感器铁心的工作点进入深度饱和区，因而产生很高倍数的过电流，但是并没有达到0.5A，由于热量以平方关系增长，当超过其极限输出容量时，从而导致电压互感器热稳固性破坏而先于熔断器烧毁。查阅有关文献资料选择JDZX16-10RG型电压互感器进行的试验分析得“根据其极限输出容量300VA，计算得到最大允许电流Imax=51.96mA，而电压互感器额定电流为In=2.8mA ， 得到Imax/In=18.56，表明产生18.56倍过电流时，就极可能导致该电压互感器的损坏。电压互感器保险电流Im为0.5A，一般熔断电流为额定电流的1.25倍，计算为0.625A，为额定电流的223.2倍。对比最大允许电流，得出电流在未达到保险熔断电流之前就已经可能导致电压互感器的烧毁。”[1]这就解释了为什么电压互感器爆炸了，高压侧熔断器并不一定起作用的原因。

3 防止互感器二次接线错误的措施

经对电压互感器两次事故原因进行分析，结合相关资料及工作经验，为防止由于电压互感器二次接线错误导致电压互感器损坏应采取如下措施：

1）在电气设备安装时，一定要进行接线检查，严格遵守电压互感器二次侧严禁短路的规定。

2）工程验收时，必须测量绝缘监察回路的电阻。同时使用继电保护调试仪器施加模拟电压二次线路进行检测。如发现电流异常应查明原因。

3）运行中要定期检查电压互感器柜开口三角二次线路是否出现过载，烧损导线的现象。可用量程较小的钳形电流表检查开口三角二次线路的回路电流，及时发现是否存在短路情况。

4）运行中检查电压互感器表面是否有因长期过载导致的发热现象。

5）当发生电压互感器爆炸事故后，应全面分析事故原因，对于二次接线错误的原因不要轻易排除。

4 结论

通过对玉钢公司线带厂电压互感器爆炸原因进行分析得出：由于电压互感器开口三角二次回路接线错误在正常运行很难及时发现，发生故障后又容易被误认为由雷击或谐振引起，具有一定的隐蔽性，长期运行的故障电压互感器在系统单相接地故障时必然要烧毁。玉钢公司在确认电压互感器爆炸原因后，更换损坏的电压互感器及改正了错误的二次导线。2010年1月份运行至今，虽然同段系统发生过两次单相接地故障，但再没有发生过电压互感器爆炸故障或爆裂现象。

[1] 王军兵.10kV 电网单相接地引起电压互感器损坏的机理研究[D].重庆: 重庆大学,2012.

[2] 林武斌.10kV 电压互感器柜开口三角并列运行引起的故障[J].电气时代,2009(8): 90.

[3] 李宁,赵东.10kV 电压互感器在投运时开口三角电压异常分析[J].电气制造,2014(2): 64-66.

[4] 李继房,洪旸锦,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): 46-48.