單相接地引起的10 kV電壓互感器故障分析

陳志勇

（國網江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

單相接地引起的10 kV電壓互感器故障分析

陳志勇

（國網江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

介紹了一起由外部單相接地引起的10 kV電壓互感器三相絕緣損壞的故障；通過對故障異常現象分析，確認了導致故障的原因為電壓互感器二次側開口三角繞組短路，并經現場檢查驗證，給出了故障處理措施，確保了電壓互感器的穩定運行。

電壓互感器；絕緣故障；單相接地；開口三角繞組

0 引言

10 kV電壓互感器在電網中屬于故障多發的設備，操作過電壓、外部弧光過電壓、諧振過電壓等均可能導致電壓互感器發生絕緣故障，故障現象包括熔絲熔斷、繞組絕緣擊穿或短路、過熱燒損等。由于對過電壓的信息一般沒有監測記錄裝置，對故障的確切原因判斷具有一定的難度。而且如果不深入分析而直接采取更換設備的做法，有可能將隱患遺留在系統中，容易再次引發故障。下面對一例電壓互感器故障進行分析。

1 故障經過及現象

某110 kV變電站10 kVⅠ段母線A相發生外部金屬性接地故障，故障發生約10 min后該變電站10 kVⅠ段母線三相電壓全部消失。

后臺機上三相電壓顯示為0，消弧線圈動作。進入10 kV開關室檢查時聞到一股焦糊味，電壓互感器柜上5只電壓表（A，B，C相各1只，線電壓1只，3U01只）指示均為0。通過試拉線路法查找接地線路，在拉開某10 kV線路后接地故障消失，消弧線圈動作恢復，各分路出線帶電顯示器A相燈均恢復正常，后臺機上三相電壓指示為A相4．6 kV，B相和C相為0，電壓互感器柜上指示A相為4．6 kV，B相和C相及3U0為0。

停電檢查發現B，C相高壓熔絲熔斷，測量3只電壓互感器一次側直流電阻及絕緣均正常；但檢查二次側絕緣時，發現A相有3組二次線圈，B，C相各2組二次線圈對地絕緣均為0，電壓互感器停運。

該變電站剛投運4個月，10 kV母線此前未曾發生過接地故障，故障過程中消弧線圈投入并正確動作。

2 故障分析

從故障經過及測試結果分析，此次電壓互感器損壞故障存在以下特征：

（1） A相接地故障情況下，一般A相電壓互感器絕緣不會損壞，而此次A相電壓互感器二次繞組絕緣全部損壞，故障情形較為特殊；

（2） 根據消弧線圈動作記錄，可以判斷不存在鐵磁諧振等過電壓；

（3） 由于二次繞組損壞，而一次繞組完好，并且電壓互感器有明顯過熱痕跡，可以判斷此次損壞為電流發熱型，而不是過電壓損壞；

（4） 高壓熔絲熔斷說明一次電流非常大；

（5） 故障過程中3U0表始終為0，也較特殊。

綜合以上幾個特征分析，初步判斷故障原因為電壓互感器開口三角繞組短路的可能性極大。

3 檢查驗證

根據以上分析，有針對性地對電壓互感器二次回路進行了檢查。檢查發現1號主變保護屏低壓側電壓引入端子4D15處L630（內側）與N600小母線引下線（外側）短接，N600小母線引下線應接4D14，但錯接在4D15上，即電壓互感器二次開口三角繞組短路。

二次回路的檢查結果驗證了初步判斷：開口三角繞組短路導致此次故障。正常情況下，開口三角繞組輸出電壓基本為0，因此3U0為0，開口三角繞組短路不影響電壓互感器正常運行。當發生系統單相接地故障時，開口三角繞組輸出100 V的電壓，一旦發生接線短路，即電壓互感器二次側短路，會形成非常大的電流并發熱，同時會導致一次側電流很大。由于外部接地為金屬性接地，因此持續發熱導致電壓互感器二次絕緣熱擊穿，測量繞組匝間短路，一次電流突增導致B，C相熔絲熔斷，電壓互感器損壞。當接地故障消失后，電壓互感器重新投入運行，由于B，C相熔絲熔斷，相當于退出系統，二次電壓為0；A相二次測量繞組匝間短路，導致顯示電壓為部分電壓（4．6 kV）。

4 結束語

該起10 kV電壓互感器三相故障的直接原因是電壓互感器開口三角繞組二次接線短路。這是一起特殊的故障，當施工單位誤將電壓互感器二次開口三角繞組的二次接線短路時，常規的檢查和驗收都很難發現；設備投運后正常運行時，外部檢查也不會發現任何異常。而且此誤接只有在發生單相接地故障時，才會對電壓互感器設備造成嚴重傷害。因此，建議在竣工驗收時加強對電壓互感器二次開口三角回路的接線核對工作。

當發現單相接地引起電壓互感器三相損壞時，應檢查電壓互感器開口三角繞組是否短路，而不能簡單地將損壞的電壓互感器進行更換。

1 中華人民共和國電力工業部．DL/T620—1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合［S］．北京：中國標準出版社，1997．

2 張緯鈸．過電壓防護及絕緣配合［M］．北京：清華大學出版社，2002．

3 陳 珩．電力系統穩態分析（第2版）［M］．北京：中國電力出版社，2000．

4 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會．GB1207—2006電磁式電壓互感器［S］．北京：中國標準出版社，2007．

2015-08-13；

2016-04-02。

陳志勇（1975-），男，高級工程師，主要從事高電壓技術管理和變電設備檢修管理工作，email： powerczy@163．com。