一起由電壓互感器故障引起的母線接地故障的試驗分析

郭曉艷（國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西　安康　725000）

一起由電壓互感器故障引起的母線接地故障的試驗分析

郭曉艷
（國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西安康725000）

摘要：運行中的電氣設備發生故障后，在現場及時的對設備進行電氣試驗，是查找故障原因，辨別設備的健康狀態，判斷其能否繼續運行及初步制定下一步檢修方案是很重要的一環。目前對電氣設備進行的一些常規絕緣預防性試驗項目對防止事故固然起到了一定作用，但單純依靠這種常規的試驗方法檢出設備缺陷有它的局限性。

關鍵詞：電壓互感器；母線接地故障；試驗分析

本文闡述了一起故障現場采用非常規的試驗方法快速判斷電壓互感器故障，并取得顯著成效的實例。

一、故障現象

我公司所屬110kV變電站10kVⅠ母發生接地現象，A相電壓：10.2kV、B相電壓：10.2kV、C相電壓：0.4kV。變電運維人員將10kVⅠ母所有饋路進行推拉試驗后，接地現象仍未消失，初步判斷非線路接地。

二、故障排查

該變電站10kVⅠ母停電后，檢修人員現場進行檢查未發現設備異常，10kVⅠ母電壓互感器一、二次保險未熔斷。對10kVⅠ母進行絕緣電阻測試（10kVⅠ母為封閉式金屬鎧裝柜），試驗數據合格；隨后進行10kVⅠ母耐壓試驗也正常。變電運維人員將10kVⅠ母、10kVⅠ母電壓互感器轉運行后，10kVⅠ母線電壓顯示C相還是有接地現象，分析判斷為10kVⅠ母C相電壓互感器存在故障。

三、電壓互感器的試驗過程

10kVI母電壓互感器型號為UNE10，額定絕緣水平：12/42/75kV，額定電壓比：10000/√3、100/√3、100/3V，極限輸出：600VA，a、n：100/√3V、30VA、0.2級，da、dn：100/3V、50VA、3P級，2001年1月生產。經檢查，C相電壓互感器其表面正常，無燒灼、裂紋等異常情況，鑒于以上情況，判斷可能是電壓互感器內部出現異常，試驗人員在現場進行以下試驗，數據如下：

（1）絕緣試驗：一次繞組對二次及地絕緣電阻：100000MΩ；二次繞組對一次及地絕緣電阻：2000MΩ；

（2）直流電阻試驗：一次繞組直流電阻：1.240kΩ（交接試驗數值為1.246 kΩ）；

（3）變比試驗：一次繞組對a、n，測量變比為99.89，（額定變比為100）比差為-0.4%；一次繞組對da、dn，測量變比為173.1，（額定變比為173.2）比差為-0.7%。

（4）交流耐壓試驗：升壓42kV，耐壓一分鐘，無異常，試驗通過。

出乎意料的是：該電壓互感器一二次繞組絕緣電阻、直流電阻值、變比、交流耐壓試驗數據均符合試驗規程的要求，同歷史數據相比無明顯變化，并沒有出現異常結果。由于試驗現場所帶儀器有限，又考慮到電壓互感器引起母線電壓的異常，決定用工頻耐壓儀模擬運行中的情況，給電壓互感器施加一個運行中電壓。

（5）加壓試驗具體方法：電壓互感器一次高壓端加壓，高壓尾N接地，在二次側a、n端接萬用表測量二次輸出電壓。在試驗加壓過程電流明顯增大，二次輸出電壓很低，一次側電壓升至4kV時，控制箱過流保護動作（過流整定15A），跳閘。由此可以判斷出：此C相電壓互感器內部存在故障，是導致母線接地的原因，在更換了電壓互感器后，母線電壓恢復正常。

（6）勵磁特性試驗。在試驗車間，試驗人員又對更換下來的故障電壓互感器進行了勵磁特性試驗，加壓繞組為二次繞組a、n，一次繞組開路，一次繞組高壓尾端接地。同現場的加壓試驗相似，車間進行勵磁特性試驗時，當二次電壓緩慢升高時，勵磁電流迅速增大，二次加壓2.2V，二次勵磁電流0.77A；二次加壓30V，二次勵磁電流15A，當電壓加至60V，換算至高壓側為60kV）時，電流上升至24.37A（換算至高壓側為0.24A）約為正常電壓互感器的50倍。

四、試驗數據分析

從以上試驗數據可知，該故障電壓互感器主絕緣及二次絕緣良好，直流電阻與往年比無明顯差異，變比試驗正常，從一次側加電壓和勵磁特性試驗數據異常情況來看，應為C相電壓互感器高壓側線圈存在閃絡性匝間短路故障，可能為一次繞組質量不良如露銅、漆膜脫落等原因造成縱絕緣的缺陷。此故障在低電壓下不易檢測出來，在高壓作用下才會發生；將電壓降低，其匝間絕緣又得到恢復，可以判斷出該電壓互感器匝間短路故障，是導致10kVⅠ母發生接地現象的原因。繞組直流電阻，測試電流較低，對于少量的匝間短路或匝間沒有完全擊穿的短路情況，直流電阻值變化很小。變比試驗因為加在高壓側繞組上的電壓值相對較低（本次試驗儀器高壓側加壓為160V），而這時故障點的殘余絕緣則很有可能經受住該電壓值的考驗，表現出正常的試驗結果，從而無法進行準確判斷。交流耐壓只對考驗電壓互感器的主絕緣，也就是繞組間及繞組與地間絕緣，而無法對匝間絕緣進行考核。勵磁特性試驗指在通過對二次側感應到一次側電壓很高，可以有效判斷互感器繞組有無匝間短路的缺陷。試驗現場采用的加壓試驗方法，是在互感器一次側加高壓，二次側開路，二次繞組an端接萬用表測量二次輸出電壓，實際上綜合了勵磁特性試驗和電壓比試驗，由于施加電壓較高，避免了一般的電壓比測試儀因為電壓較低而反應不出故障的缺點。因此，利用加壓試驗和勵磁特性試驗可以有效的判斷其內部繞組匝間短路故障。

五、結論

（1）這是一起由電壓互感器非貫穿性匝間短路故障引起的母線虛接地，故障電壓互感器匝間短路故障引起一次負載不平衡，產生較大的勵磁電流，在電壓互感器開口三角形產生零序電壓導致母線電壓不平衡。

（2）此匝間短路的電壓互感器勵磁電流雖然較大，但并未達到其一次保險熔斷值，所以一次保險并不熔斷。正常運行中10kV～35kV電壓互感器電流很小，大概為0.01A～0.05A左右，在本次故障的電壓互感器匝間短路電流換算至一次側也僅在0.24A，遠遠小于保險的0.5A電流，為了電壓互感器的運行安全，建議更換為電流在0.2A以下的保險。

（3）在實際工作中，如果遇到類似故障，在其它常規試驗無法做出判斷時，而現場所帶儀器設備有限時，采用施加運行中電壓，觀察電流和二次電壓變化情況的方法，可以快速判斷故障設備，對進行故障查找有較為滿意的效果。

參考文獻

[1]周芳，韓幸軍，李懂懂，等.一起110kV母線電容式電壓互感器二次電壓異常分析與處理[J].電氣技術，2011（05）：51-52.

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