３８ 广西电力 ＧＵＡＮＣＸＩ ＥＩＪＥＣ ｒＲｌＣ Ｐ０ＷＥＲ ２０１０年８月 Ｖｏｌ ３３ ＮＯ．４ 消谐装置导致电压互感器烧毁事故分析 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｂｕｒｎ ｏｕｔ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ 彭泽华，黑绥亚，何俊良 ＰＥＮＧ Ｚｅ—ｈｕａ，ＨＥＩ Ｓｕｉ－ｙａ，ＨＥ Ｊｕｎ－ｌｉａｎｇ （广西电网公司南宁供电局，广西南宁５３００３１） 摘要：针对一起消谐装置导致的电压互感器（以下简称ＴＶ）烧毁事故，介绍了ＴＶ谐振产生的机理和常见的消除方法。通过事 故原因调查，指出Ｔｖ二次消谐装置选型中的误区，并给出正确的选型办法。对于如何彻底消除 ｒｖ铁磁谐振提出了建议。 关键词：电压互感器；铁磁谐振；消谐装置 中图分类号：ＴＭ４５１文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—８３８０（２０１０）０４—００３８—０２ 在电力系统中，为了监测发、变电站母线对地电 Ｔｖ谐振产生有两个必要条件：一是中性点存在 压，通常在发电机或变电站母线上装ＴＶ。由于ＴＶ 不平衡电压，二是系统的电容阻值 ∞和电感阻值 一次侧接地运行，当进行某些操作时（例如中性点不 的比值在一定范围。如果破坏其中任意一个条 接地系统非同期合闸、或接地故障消失后），ＴＶ的励 件，就能有效防止ＴＶ谐振的发生，以下是几种常见 磁阻抗与系统的对地电容形成非线性谐振回路。由 的消除ＴＶ谐振的方法：①选用励磁特性较好的 于回路参数及外界激发条件的不同，可能造成分频、 ＴＶ；②ＴＶ中性点经消谐器和小电阻接地；③ＴＶ开 工频或高频铁磁谐振过电压。统计表明，电磁式１’Ｖ 口三角绕组接电阻或消谐装置；④改变系统的电容 引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常 或电感参数。 见、且造成事故最多的一种内部过电压，会引起ＴＶ ２ 一起消谐装置引起的ＴＶ烧毁事故 高压保险烧毁或ＴＶ本身爆炸、继电保护装置误动、 计量不准等后果，严重威胁电网的安全稳定运行。 ２．１事故过程 １ ＴＶ铁磁谐振产生的机理及消除方法 ２００９年５月２８日１０：４９，某１１０ ｋＶ变电站后 台机发“１０ ｋＶ Ｉ母ＰＴ消谐装置投入”信号，１号主 ＴＶ铁磁谐振的产生从根本上说是由于铁磁元 变、１０ ｋＶ Ｉ段母线上所有馈线和电容器“电压回路 件的磁饱和现象，ＴＶ饱和后的电感值呈非线性特性， 断线”信号牌亮，该变电站１０ ｋＶ Ｉ段母线所有电压 电感值是随着电流（磁链）的增加而逐渐减小。电感 均显示为零，但各元件负荷电流正常。巡检人员检查 值不再是常数，回路没有固定的谐振频率，因此，既 发现，１０ ｋＶＩ母ＴＶ三相均已烧毁，汇报调度后，即 可能产生高次谐波，也可能产生基波谐振和分次谐振。 行断开该ＴＶ刀闸，经变电维护人员更换ＴＶ后，所 Ⅳ的谐振回路是由ＴＶ或消弧线圈的非线性 有设备恢复正常。没过几天，６月３日１３：２５，该变 电感和电网的对地电容引起的。根据Ｈ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ 电站１０ ｋＶ ＩＩ母ＴＶ也发生了炸裂，事故现象和过程 曲线可知ｌｌｌ，系统的电容阻值 ∞和电感阻值 满 与上一次极为相似。 足 ∞ ＬＥ＝０．０ｌ一０．０７时，可能发生分频谐振；Ｘｃ０ ２．２事故原因分析 Ｆ０．０７—０．５５时，可能发生基频谐振；Ｘｃｏ／ＸＬＥ＝ ０．５５ ２．８时，可能发生高频谐振； 。。／Ｘ ＜０．０１或大 由于这２组Ｔｖ均已烧毁得严重变形，无法判 于３时，则发生谐振的可能性很小。 断何处绝缘击穿或绕组短路。经检查发现该站１０ 收稿日期：２００９—１０—１１；修回日期：２０１０—０６—０６ ２０１０年８月 Ｖ０ｌ ３３ ＮＯ．４ 广西电力 ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ３９ ｋＶ Ｉ母和ＩＩ母Ｔｖ均为某厂家同一型号的产品，在 Ｔｖ的开口三角侧也均接有同一型号的消谐器。由于 这２组ＴＶ投产前的耐压试验和伏安特性试验均满 足行业标准要求，故初步怀疑接在开口三角侧的消 谐器在接入阻尼电阻时产生的能量是造成ＴＶ二次 绕组严重过载而炸裂的原因。 该消谐器为国内某厂生产的ＦＸＧ２型，其原理 图如图１所示，它由两部分构成：串联谐振检频回 路；主要元件为消谐管的消谐回路。串联谐振检频回 路由电抗器、电压继电器ＹＪ、电容器３部分串联构 成，接在ＴＶ的开口三角侧。串联电抗器和电容器设． 计为谐振频率２５ Ｈｚ的串联谐振元件，当开口三角 侧电压３Ｕｏ为２５ Ｈｚ的分频电压时，发生串联谐振， ＹＪ动作。ＹＪ动作后接通消谐回路，在ＴＶ的开口三 角侧接人阻尼电阻而阻止谐振过电压的发生，同时 向变电站监控后台机发“消谐装置投入”信号。根据说 明书，串联谐振检频回路动作电压设计为：２５ Ｈｚ时 动作电压３５ Ｖ，工频电压下动作值则为１４０ Ｖ，高频 电压下动作值更高（说明书未具体说明）。可见该消 谐装置主要对分频谐振起作用，对高频谐振和工频 谐振，由于电容器和电感器组成的串联谐振回路不 会发生串联谐振，ＹＪ上承担的电压较小而很难动作。 图１ 消谐器的原理示意图 调取主变保护的故障录波，显示ＴＶ烧毁前，其 开口三角侧零序电压的畸变波形幅值一度达到 １０５ Ｖ，由于该零序电压含有２５ Ｈｚ的分频谐波，可 以使得电压继电器ＹＪ动作。实测阻尼电阻Ｒ。的电 阻值，１Ｏ次测得的均值为９．８ ｎ，根据公式Ｐ＝ｌｌｆ／Ｒ 可知，此时该阻尼电阻的功率可达到１０００ ＶＡ以 上。根据该ＴＶ厂家提供的铭牌数据，该型号ＴＶ二 次侧的极限热额定值为１５０ ＶＡ，可见该阻尼电阻的 投人，足以导致该ＴＶ严重过载。 ２．３事故结论 根据以上分析，该变电站２组ＴＶ先后烧毁的 最可能的原因是该分频器的阻尼电阻 的阻值过 小，造成ＴＶ二次绕组过流损坏一、二次绕组主绝 缘，导致一次绕组烧毁。另一方面，由于该消谐器仅 对分频谐振有效，对工频和高频谐振几乎无效，则 ＴＶ仍然会遭受工频和高频谐振的冲击，同样也会对 ＴＶ的铁芯和线圈造成损伤，破坏ＴＶ的绝缘，缩短 ＴＶ的使用寿命。 根据ＧＢ １２０７－－２００６《电磁式电压互感器》要 求，ＴＶ铭牌标注的开口三角绕组的极限热额定值是 以持续８ ｈ为基准。因此在ＴＶ开口三角处接消谐电 阻或类似消谐电阻的电灯泡，应该以该极限热额定 值为参考依据。如果Ｔｖ二次绕组额定电压为１００ Ｖ／３ Ｖ，ＴＶ开口三角绕组的极限热额定值为１５０ ＶＡ，由于不接地系统发生接地故障时，开口三角处 的电压理论上会到达１００ Ｖ，则消谐电阻的电阻值 不要低于６６ Ｑ。如果选用１００ Ｖ的专用灯泡，功率 建议选择１５０ ｗ；如果选用常用２２０ Ｖ灯泡，功率建 议选择７５０ｗ或者５只１５０ｗ的灯泡并联。 ３建议 消除ＴＶ铁磁谐振最可靠办法是改变ＴＶ的铁 磁元件，最好是更换成电容式ＴＶ或容性ＴＶ，对电 力设计单位和设备维护部门提以下建议供参考： １）由于系统的 ∞与 的比值小于０．０１或大 于３时，很难发生铁磁谐振。因此选用励磁特陛较好 的电磁式ＴＶ，并在电网容性电流允许的条件下，拆 除消谐装置。 ２）目前呈容性的抗谐振ＴＶ已在国内大量生 产，新建变电站应优先选用这类Ｔｖ。对于已投运的 电磁式Ｔｖ，如果该站发生谐振较频繁，也直通过技 改逐渐换成抗谐振的容性ＴＶ。 ３）对于确实需要安装二次消谐的，设计单位在 设备选型时，应注意消谐装置的功率和ＴＶ热稳定 极限值的配合，杜绝出现消谐电阻的功率大于ＴＶ 二次极限热稳定值的情况。对于已运行的消谐电阻 过小的消谐器，要尽快拆除或者更换成功率适当的 电灯泡 参考文献 【１】 高鹏．非有效接地系统中电压互感器防谐振措施研究 ［Ｊ］．电网与水利发电进展，２００８，２４（１）：２４—２８． 【２】 张纬钹．过电压防护及绝缘配合【Ｍ】．北京：清华大学出 版社，２００２． ３】 王锡凡．电力系统工程【Ｍ】．西安：西安交通大学出版 社，１９９８． ［４］ ＧＢ １２０７－－２００６，电磁式电压互感器【Ｓ Ｊ ＿【
