變電站10KV電壓互感器O相絕緣擊穿故障原因分析與探討

溫俊裕

（江門供電局，廣東 江門 529000）

一、10kV電壓互感器O相絕緣擊穿故障現象

某站的10kV出線的某一條線路單相接地，運行人員進行現場檢查時，發現該段母線10kV電壓互感器有異味。在排除單相接地故障后，將10kV電壓互感器轉檢修，進行詳細檢查，發現電壓互感器 O相邊緣有絕緣擊穿的跡象，經測試確定為絕緣擊穿。

二、10kV電壓互感器O相絕緣擊穿故障原因分析與探討

電壓互感器的工作原理與變壓器相同，基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。正常運行時，電力系統的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時，中性點出現位移，開口三角的端子間就會出現零序電壓，從而提醒運行人員，及時處理接地故障，對電力系統起保護作用。

本次發生故障的10kV電壓互感器是三相防諧振式電壓互感器，是專門針對母線單相接地事故導致電源中性點偏移而引發的并聯鐵磁諧振而設計制造的。三相防諧振式電壓互感器的中性點通過另一臺電壓互感器接地的方法，將3臺電壓互感器的一次中性點N通過另1臺規格、型號、參數相同，全絕緣電壓互感器接地，這里稱其為零序電壓互感器，其極性聯結與3臺測量用互感器相同，并且極性端接地。在正常運行時，由于三相平衡，其中性點對地電壓為0 V，零序電壓互感器初級電壓為零，故其二次無輸出。當任何一相母線接地時，零序互感器與接地相電壓互感器繞組形成并聯關系，其一次電壓與接地相電壓相同，二次產生一個對應的相電壓，因為互感器的次級所有非極性端聯結在一起并接地，則由于零序互感器的二次與接地相二次幅值一致，相位相同，所以零序互感器的極性端與接地相極性端之間的電壓為0 V，與非故障相電壓為相電壓的31/2倍，達到了監視絕緣的目的。

圖1

通過對10kV電壓互感器二次電壓回路進行全面檢查，發現情況如下：

電壓互感器本體二次電壓接線沒有錯誤，原理接線如圖1。o、n繞組的o與ABC三相的末端o連接，n與dn、da繞組的dn連接，引一條N600線至端子排，da引L630至端子排，排除電壓互感器 o、n繞組及dn、da直接短路可能。

圖2

檢查二次并列回路，發現用于PT并列的常開節點 (DL-1，DL-1`)與解列的常閉節點（DL-2，DL-2`）在10KV母聯開關柜二次接線錯誤（如圖2）。當10KV母聯開關合閘狀態時，并列常開節點(DL-1，DL-1`)并不導通，當在分閘狀態時，解列常閉節點(DL-2，DL-2`)也不導通。由于用于二次電壓并列的BLJ12、BLJ13、BLJ14繼電器是雙線圈自保持繼電器，而設備改造前PT并列裝置運行于并列狀態，故 BLJ11、BLJ12、BLJ13、BLJ14 動作線圈動作后不復歸，其常開節點長期接通，導致計量保護組、開口二次電壓長期并列。用于激發"PT并列"二極管指示燈的是BLJ18繼電器，該繼電器是瞬時動作但不保持繼電器，由于并列常開節點(DL-1，DL-1`)在母聯合閘時并不導通，BLJ18繼電器無法動作，故10kV PT并列裝置打到"PT并列"位置時，"并列"指示燈不亮。

當兩臺電壓互感器解列運行時，兩臺計量保護組電壓不存在壓差，開口三角電壓均為零，二次電壓回路表現正常。當該母線的任一10kV線路單相接地時，電壓互感器由于o、n繞組的補償作用，接地相的電壓角度不發生變化，計量保護組電壓依然正常，而開口三角電壓有變化，其等效電路圖簡單理解如圖4。

圖3

如圖3，當兩臺電壓互感器解列運行時，而 1PTJ4、2PTJ4、BLJ13 節點導 通，當 1M 10kV線路接地時，電壓互感器1YHL開口電壓 U（1YHL）=100V，電壓互感器 2YHL開口電壓 U（2YHL）=0V。計算可得 R（總）=1.278Ω，I=78.25A。

當1PTJ4、2PTJ4導通，而BLJ13節點不通時，計算I=0.018A。

根據電壓互感器技術參數（da dn 100V 100VA）可得電壓互感器 二次開口繞組最大允許電流I=1A。因此，當電壓互感器、52PT解列運行，而BLJ13節點導通，會導致電壓互感器da、dn二次繞組嚴重過載，導致電壓互感器da、dn繞組絕緣擊穿。檢查10kV PT并列裝置，發現10kVPT并列裝置Ⅰ（Ⅱ）段隔離開關輔助節點雙位置重動繼電器1PTJ4（2PTJ4）用于并列開口三角電壓的兩對節點有燒焦痕跡，驗證二次回路曾經流經大電流。

三、防止發生10kV電壓互感器O相絕緣擊穿故障的防范措施。

1、改接10kV母聯開關柜二次接線，試驗PT并列及解列回路正確。

2、加強對運行、繼保人員二次電壓并列、解列回路的培訓。當一次PT運行在并列狀態而電壓并列裝置"并列"指示燈不亮或在解列運行而"并列"燈依然點亮，應高度重視，即時上報。嚴禁一次解列運行，而二次并列運行。

3、加強專業人員的工程驗收，工程驗收應嚴格按照圖紙逐節點檢查PT刀閘、母聯開關、母聯刀閘輔助節點是否正常，杜絕由于輔助節點行程不到位或二次接線錯誤引起二次電壓無法解列。

在實際電力系統運行中，電壓互感器是一次與二次電氣回路之間連接的重要設備。隨著技術的不斷更新，新材料的不斷涌現，各種新型的電壓互感器已經不斷涌現，其結構和具體器件各不相同，需要我們在了解其特點的基礎上不斷總結使用的經驗和故障處理的方法，對運行中的電容式電壓互感器二次電壓即使僅有輕微變化都應該引起高度注意，預防產生二次電壓非正常并列的隱患，杜絕因為電壓互感器的二次非正常并列問題而導致人身和設備事故。保證電力系統的安全穩定運行。

[1]萬千云.電力系統運行實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]DL/T 5136-2001.變電所二次接線設計技術規程[S].