一、      事故过程

M变电站电气接线图

Q变电站-M变电站30kV 工程自2014 年4 月9 日正式投运以来，共计发生两起电压互感器烧毁事故，事故基本过程如下：

（1）第一起事故

发生于2014 年6 月9 日，当时，M变电站运行值班人员发现30kV 进线柜（编号：30-1）上的带电显示器A 相指示灯熄灭，线路处于缺相运行（也可能是单相接地）状态。在经过一段时间的运行后，发现30kV 母线PT 柜（编号：30-5）内的C 相电压互感器和3相熔断器烧毁。后经向上一级的 Q变电站（110/30kV）了解，本次故障系Q变电站相关设备发生故障所致。

（2）第二起事故

发生于2014 年8 月28 日，当时施工人员在Q变电站-M变电站30kV 线路廊道内进行树木二次清理时，由于防护措施不到位，致使一棵树木倒下，砸断了G111-G114 区段内的C相导线，线路处于断相且伴随单相接地运行状态。在经过一段时间的运行后，发现30kV 母线PT 柜（编号：30-5）内的A 相和B 相电压互感器以及3 相熔断器烧毁。

二、      事故原因分析

通过以上故障过程描述，事故原因有以下两种可能性：一是单相接地引起的铁磁谐振；二是PT辅助绕组额定电压不合理造成PT严重过载。

1.单相接地谐振

两次故障均造成30kV系统接地，该接地可能导致系统谐振，理论分析如下：

Q-M 30kV变电站的等效电气图可以如图1表示，图中，Ea、Eb、Ec分别代表Q变电站30kV母线三相等值电源，Co是30kV线路对地等效电容，La、Lb、Lc分别是两站30kV电压互感器一次侧等效电感（因无具体参数，按两站PT参数一致估算）。工频下，线路和110千伏变电站变压器感抗远远小于容抗，因此可以忽略不计。

图1

根据两次故障现象看，都是出现单相接地后陆续发生熔断器熔断和PT烧毁的现象，当出现单相弧光接地,非故障相对地电容C₀经PT一次绕组及中性点放电,PT励磁电流突增,使铁芯严重饱和, 励磁阻抗下降。当某频率励磁阻抗与对地容抗相等时,极易产生铁磁谐振。

单相接地恢复期间，线路两非故障相对地电容经PT一次绕组及中性点放电产生铁磁谐振的等值电路如图2所示。

图2

计算过程如下：

（1）确定线路对地电容值Co

线路架空长度70.9kM，采用LGJ-120导线；两端采用3（1×120）电缆引接，总长约0.4kM,总长71.29Km.根据电力系统设计手册，工频情况下 30kV架空地线单相对地电容电流:

0.4kM电缆线路的单相接地电容电流值约:1.5A

则总的电容电流Ic=8.53A

则单相对地容抗

（2）确定 PT一次侧电感值Lo(=La=Lb=Lc)

 因无PT励磁特性曲线，选取国内典型电压互感器励磁特性计算，额定电压为10kV~35kV的PT工频额定电压时励磁电抗值为100~200kΩ，取X_L=200 kΩ。

（3）谐振频率计算

因Q变电站、M变电站各有一组30kV母线PT，发生串联谐振的等效电感L=Lo/2=318H

即发生了分频谐振。此时,系统电压表指示三相升高,线电压不变;过电压倍数较低,不超过2.5倍相电压,电压表指针周期性摆动;过电流很大,易使电压互感器一次熔断器熔断。在电网正常运行时，不会出现这种低频激发条件，但在单相接地恢复时，特别是两次弧光接地间隙，中性点电流的非周期分量将产生丰富的分频量极有可能引起振荡。

以上分析的仿真计算详见附件。

2. PT辅助绕组额定电压不合理

M变电站30kV母线PT 设计变比为(见图3)，现场发来的设备铭牌变比为（见图4），与设计不符。

图3

图4

由于PT辅助绕组额定电压为100V，当30kV系统单相接地时， PT开口三角输出电压为300V，是二次负载额定电压的3倍，该电压造成二次感性负载铁芯深度饱和，近似于短路状态，PT二次输出电流远大于额定电流。极可能导致PT损坏。

三、      建议采取的措施

1 避免铁磁谐振的措施：Q变电站、M变电站30kV PT二次开口三角两端接入一个专用消谐电阻，阻值可取100Ω左右。可用白炽灯泡代替，灯泡可选用220V、500W 灯泡，或者选用220V、500W电热炉 (注意散热、防火) 。

2.更换M变电站30kV PT：按照设计图纸，M变电站30kV PT变比为，实际铭牌标示(图4)为，应按设计更换。建议同时检查Q变电站30kV PT变比。

3．更改M变电站20kV母线PT设计（原设计见图5）：M变电站20kV系统为直接接地系统，PT变比应设计为。如实际设备变比按原设计选择，也应更换。

图5

4. 装设30kV接地报警装置：音响及灯光报警，报警电压取30V。

一．      30kV系统发生接地故障时，运行人员应采取的处理措施

1. 30kV(或其它中性点不直接接地)电网，允许在单相接地方式下运行2小时。对人身和设备有直接威胁者应立即将接地设备隔离。

2. 接地故障的寻找方法：

（1）分割电网法（使用环路调电、分段、改变运行方式）。

（2）试拉线路法。

3. 试拉线路寻找接地故障的原则：

（1）有接地选线报警装置的，发接地报警的线路先试拉。

（2）不影响供电和不影响电网正常并列的线路先试拉。

（3）不重要的线路先试拉。

（4）故障可疑性大的线路先试拉。

（5）分支线较多而最长的线路先试拉。

（6）寻找接地故障由末端向首端依次寻找试拉。

4. 现场值班人员查明接地线路后，应立即报告，并通知检修人员带电巡线。

5. 当线路故障跳闸，重合成功或强送成功后，又发现该线路接地时应立即停电处理。

二．      附件

根据计算得到的参数,利用仿真软件搭建如图3所示的仿真电路,图中电容,电感,电阻取10欧姆，谐振时电源频率为。电容两端电压为相电压。

附图 1

1.此时得到的谐振相电压波形如附图2所示。在图中取得各峰值电压，记录如附表1所示。

附图2

附表1 各时刻电压幅值

可以看出，相电压幅值最高达到44.8kV。此时有过电压倍数为：

此时电压倍数未超过2.5倍的相电压。

2.过电流波形如附图3所示。取得各峰值电流，记录如附表2所示。

附图3

附表2各时刻电流幅值

从表中可以看出流过电压互感器一次侧的电流幅值最高达到了3.3A，过电流很大,易使电压互感器一次熔断器熔断。

综上可得，但在单相接地可能发生的分频谐振时。系统电压周期性摆动，相电压升高,但是过电压倍数较低,不超过2.5倍相电压;过电流很大,易使电压互感器一次熔断器熔断。