35 kV電壓互感器絕緣擊穿事故分析

摘 要：文章通過一起35 kV半絕緣電壓互感器異常燒毀事故的分析，總結故障的原因，并歸納了有效的防范措施，可為類似事故處理提供參考。

關鍵詞：半絕緣；擊穿；短路接地

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0122-02

1 故障現象

2012年某220 kV變電站35 kVⅡ母線電壓互感器發生異常，監控值班員接省調操作命令：退出該變電站

35 kV4#電容器，拉開35 kV4#電容器斷路器的同時

35 kVⅡ母電壓UB： 20.4 8 kV、UA：41.93 kV、UC：41.92 kV、3U0：105.21 V，并伴隨上傳35 kV3#、4#電容器裝置報警動作、35 kV母聯裝置報警、接地報警動作，10 min后35 kVⅡ母變為A相全接地，UA：2.1 kV、UB：36.42 kV、UC：

38.22 kV、3U0：106.67 V。初步判斷為35kVⅡ段母線有B相瞬間接地現象，隨即轉為A相永久接地。

2 運行方式

220 kV兩條進線兩回，220 kV母聯聯絡I、II母運行，一條220kV線路、1號主變在I母運行，2號主變、一條220 kV線路在II母運行，110kVI、II母由母聯1150斷路器聯絡運行，三條110 kV線路在110 kV I母運行，一條110 kV線路在110 kV II母運行，35kVI、II段母線分裂運行，35k VI段帶一條35 kV線路、一臺所用變、

35 kV1號、2號電容器運行，35 kVII段帶35 kV3號、4號電容器、兩條35 kV備用線路運行。

3 現場檢查

35 kV電壓互感器柜外觀無損壞，打開柜門后，發現A相電壓互感器靠B相側有道裂縫并從裂縫口處流出黑色膠體，表面溫度很高（與B.C相表面溫度差別很大），B相電壓互感器靠A相側有油漬，如圖1、圖2所示。C相電壓互感器外觀完好。35 kV避雷器及放電計數器外觀檢查良好。

4 處理過程

試驗人員到現場首先進行外觀檢查，得出35kVII母電壓互感器A相外觀損壞的結論后對該組電壓互感器進行診斷性試驗。如表1，表2所示。

電壓互感器倍頻感應耐壓無法升壓，避雷器試驗合格。

由于35 kVII母電壓互感器A相已經炸裂，該組電壓互感器無法運行，更換三相備品電壓互感器，原異常電壓互感器組退出運行。

5 原因分析

該電壓互感器為半絕緣型電磁式電壓互感器，型號為JDZXF71-35N。在值班員對4號電容器進行拉開操作的過程中產生諧振過電壓，B相電壓互感器出現閃絡現象，系統B相瞬間出現接地現象，使A相產生事故短路過電壓，從而擊穿A相絕緣，導致A相電壓互感器炸裂。歸納事故原因如下：

①產品質量欠佳，該電壓互感器材料質量部過關，雖然在交接試驗時試驗項目全部合格，但是在長期工況運行狀況下，該絕緣材料逐漸發生劣化，當有沖擊電壓施加時，導致絕緣擊穿。

②半絕緣型電磁式電壓互感器屬于新技術、新產品，還沒有建立完善的試驗標準試驗規定。

③電磁式電壓互感器容易引起鐵磁諧振過電壓，由于電磁式電壓互感器內部的非線性電感與系統對地電容構成LC震蕩回路，單電感與系統對地電容成一定比例的時候就會發生鐵磁諧振，中性點發生移位，相電壓發生變化，線電壓不變，從而引起單相過電壓。

④當電壓互感器鐵芯飽和，導致其勵磁電流大大增大，嚴重時能達到額定勵磁電流的幾百倍，從而引起電壓互感器的炸裂、燒毀。而這種情況下會產生3倍左右的過電壓，引起絕緣的閃絡、擊穿乃至爆炸。

⑤在電力系統中半絕緣電壓互感器在正常運行中只承受相電壓，全絕緣電壓互感器運行中可以承受線電壓。

⑥半絕緣電壓互感器的高壓N極必須直接接地方能運行。在系統出現不對稱時，很容易出現高幅值的鐵磁諧振過電壓。

⑦半絕緣電壓互感器在發生單相接地等異常情況時，需要承受很高的線電壓沖擊，這種情況下運行能超過2 h，長期運行可能造成絕緣擊穿或炸裂、爆炸等事故。

⑧在全國各電力公司所下轄的變電站內，裝有半絕緣電壓互感器的變電站運行的安全狀況普遍不良，熔斷壓變熔絲，燒毀電壓互感器，甚至引發系統事故，嚴重影響計量的正確性，使測量數據丟失，危及繼電保護和自動裝置的正確動作等事故不斷，嚴重影響到了電網的安全穩定運行。

6 防范措施

①加強同廠家、同類設備的巡視測溫，發現溫度異常要加強監視，做到早預防、早控制，防控結合。

②加強電力設備質量檢測準入制度，嚴禁不合格產品、質量差設備進入電網，加強責任追究制度，對設備的準入責任落實到人。

③盡量采用技術成熟的全絕緣電容式電壓互感器。

④選用伏安特性好的電壓互感器。

⑤選用高電壓等級的電壓互感器。

⑥合理安排操作方式。

⑦裝設消諧裝置。

⑧逐步更換全絕緣電壓互感器。

⑨改進接線方式（電壓互感器接線原理圖3所示），采用電壓互感器一次繞組中性點經零序電壓互感器接地，即將主電壓互感器的二次開口角回路與零序電壓互感器的一個補償繞組串聯后接電壓繼電器，零序電壓互感器增大了直流電阻與交流勵磁阻抗，零序測量回路是三相電壓互感器的開口三角與零序電壓互感器的一個測量繞組按正極性串聯的，它包含了三相電壓互感器的少部分零序電壓，測量更精確，同時由于零序回路不是短接的，避免了因電容放電電流使開口角繞組熱容量不夠而燒壞的隱患，同時，通過改變零序電壓互感器的參數設計，增大了直流電阻與交流勵磁阻抗，其熱容量得到增大，這樣可以有效的抑制超低頻振蕩過電流導致的零序電壓互感器燒壞，因此可以消除鐵磁諧振和抑制超低頻振蕩功能外，還可以有效防止目前運行中經常出現的障礙、事故的發生。

7 結 語

采用成熟穩定的電力設備能大大提高電力系統供電的可靠性與電網的穩定性，采用合理的消諧裝置能很大程度上消弱電力系統內的諧振過電壓，對電力系統中運行的電力設備的保護起到至關重要的作用。通過這起

35 kV電壓互感器絕緣擊穿事故的原因分析，大大提高了試驗人員對半絕緣電壓互感器的事故處理能力。

參考文獻：

[1] 陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理[M].北京：中國水利水電出版社，2011.