單相接地引起的10 kV電壓互感器故障分析

陳志勇

（國(guó)網(wǎng)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(guó)網(wǎng)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(guò)對(duì)故障異常現(xiàn)象分析，確認(rèn)了導(dǎo)致故障的原因?yàn)殡妷夯ジ衅鞫蝹?cè)開(kāi)口三角繞組短路，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)證，給出了故障處理措施，確保了電壓互感器的穩(wěn)定運(yùn)行。

電壓互感器；絕緣故障；單相接地；開(kāi)口三角繞組

0 引言

10 kV電壓互感器在電網(wǎng)中屬于故障多發(fā)的設(shè)備，操作過(guò)電壓、外部弧光過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓等均可能導(dǎo)致電壓互感器發(fā)生絕緣故障，故障現(xiàn)象包括熔絲熔斷、繞組絕緣擊穿或短路、過(guò)熱燒損等。由于對(duì)過(guò)電壓的信息一般沒(méi)有監(jiān)測(cè)記錄裝置，對(duì)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(shè)備的做法，有可能將隱患遺留在系統(tǒng)中，容易再次引發(fā)故障。下面對(duì)一例電壓互感器故障進(jìn)行分析。

1 故障經(jīng)過(guò)及現(xiàn)象

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

后臺(tái)機(jī)上三相電壓顯示為0，消弧線圈動(dòng)作。進(jìn)入10 kV開(kāi)關(guān)室檢查時(shí)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(guò)試?yán)€路法查找接地線路，在拉開(kāi)某10 kV線路后接地故障消失，消弧線圈動(dòng)作恢復(fù)，各分路出線帶電顯示器A相燈均恢復(fù)正常，后臺(tái)機(jī)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(fā)現(xiàn)B，C相高壓熔絲熔斷，測(cè)量3只電壓互感器一次側(cè)直流電阻及絕緣均正常；但檢查二次側(cè)絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相有3組二次線圈，B，C相各2組二次線圈對(duì)地絕緣均為0，電壓互感器停運(yùn)。

該變電站剛投運(yùn)4個(gè)月，10 kV母線此前未曾發(fā)生過(guò)接地故障，故障過(guò)程中消弧線圈投入并正確動(dòng)作。

2 故障分析

從故障經(jīng)過(guò)及測(cè)試結(jié)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(huì)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(jù)消弧線圈動(dòng)作記錄，可以判斷不存在鐵磁諧振等過(guò)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(guò)熱痕跡，可以判斷此次損壞為電流發(fā)熱型，而不是過(guò)電壓損壞；

（4） 高壓熔絲熔斷說(shuō)明一次電流非常大；

（5） 故障過(guò)程中3U0表始終為0，也較特殊。

綜合以上幾個(gè)特征分析，初步判斷故障原因?yàn)殡妷夯ジ衅鏖_(kāi)口三角繞組短路的可能性極大。

3 檢查驗(yàn)證

根據(jù)以上分析，有針對(duì)性地對(duì)電壓互感器二次回路進(jìn)行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變保護(hù)屏低壓側(cè)電壓引入端子4D15處L630（內(nèi)側(cè)）與N600小母線引下線（外側(cè)）短接，N600小母線引下線應(yīng)接4D14，但錯(cuò)接在4D15上，即電壓互感器二次開(kāi)口三角繞組短路。

二次回路的檢查結(jié)果驗(yàn)證了初步判斷：開(kāi)口三角繞組短路導(dǎo)致此次故障。正常情況下，開(kāi)口三角繞組輸出電壓基本為0，因此3U0為0，開(kāi)口三角繞組短路不影響電壓互感器正常運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，開(kāi)口三角繞組輸出100 V的電壓，一旦發(fā)生接線短路，即電壓互感器二次側(cè)短路，會(huì)形成非常大的電流并發(fā)熱，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致一次側(cè)電流很大。由于外部接地為金屬性接地，因此持續(xù)發(fā)熱導(dǎo)致電壓互感器二次絕緣熱擊穿，測(cè)量繞組匝間短路，一次電流突增導(dǎo)致B，C相熔絲熔斷，電壓互感器損壞。當(dāng)接地故障消失后，電壓互感器重新投入運(yùn)行，由于B，C相熔絲熔斷，相當(dāng)于退出系統(tǒng)，二次電壓為0；A相二次測(cè)量繞組匝間短路，導(dǎo)致顯示電壓為部分電壓（4．6 kV）。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(kāi)口三角繞組二次接線短路。這是一起特殊的故障，當(dāng)施工單位誤將電壓互感器二次開(kāi)口三角繞組的二次接線短路時(shí)，常規(guī)的檢查和驗(yàn)收都很難發(fā)現(xiàn)；設(shè)備投運(yùn)后正常運(yùn)行時(shí)，外部檢查也不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何異常。而且此誤接只有在發(fā)生單相接地故障時(shí)，才會(huì)對(duì)電壓互感器設(shè)備造成嚴(yán)重傷害。因此，建議在竣工驗(yàn)收時(shí)加強(qiáng)對(duì)電壓互感器二次開(kāi)口三角回路的接線核對(duì)工作。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)單相接地引起電壓互感器三相損壞時(shí)，應(yīng)檢查電壓互感器開(kāi)口三角繞組是否短路，而不能簡(jiǎn)單地將損壞的電壓互感器進(jìn)行更換。

1 中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部．DL/T620—1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合［S］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997．

2 張緯鈸．過(guò)電壓防護(hù)及絕緣配合［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2002．

3 陳 珩．電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第2版）［M］．北京：中國(guó)電力出版社，2000．

4 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)．GB1207—2006電磁式電壓互感器［S］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．

2015-08-13；

2016-04-02。

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