電壓互感器故障調查分析

吳能成（廣西電網有限責任公司防城港供電局，廣西防城港538001）

電壓互感器故障調查分析

吳能成（廣西電網有限責任公司防城港供電局，廣西防城港538001）

2015年4月15日，220kV竹坪站1號主變10kV側901開關跳閘，220kV竹坪站10kV I段母線電壓互感器故障損壞。經資料收集和現場調查，結合故障錄波圖分析，判斷此次故障為竹坪站1號主變10kV側系統A相接地后消失激發電壓互感器鐵磁諧振，長時間諧振導致電壓互感器擊穿，引起短路跳閘。

電壓互感器；諧振

1 事件經過

2015年4月15日中午11：48分，220kV竹坪站1號主變10kV側901開關三相短路跳閘，值班員現場檢查發現10kV高壓室內有濃煙和燒焦的刺鼻性氣味，I段母線電壓互感器柜門變形，開關柜頂部泄壓通道打開。

2 現場檢查情況

10kV I段母線轉檢修后，供電局電氣試驗班對10kV I段母線電壓互感器間隔進行了外觀檢查及試驗，情況如下：

（1）A、B、C三相電壓互感器一次接頭處均有金屬燒熔現象，表面殘留有黑色物質，本體均有裂縫并從裂縫口處流出黑色膠體。檢查時電壓互感器表面溫度仍很高，旁邊相關柜體已經變形，熏黑嚴重。

220kV竹坪站10kV I段母線電壓互感器為上海西門子開關有限公司2006年4月出廠產品，型號4MR22BRZI-1。

圖1 本體表面已經開裂

圖2 開裂流出黑色物質

圖3 整個PT間隔已經熏黑

圖4 螺絲融化

（2）A、B、C相電壓互感器熔斷器已高溫爆裂，接頭卡座嚴重變形。

（3）10kV避雷器表面被熏黑，但外觀檢查良好，試驗數據顯示絕緣電阻和泄露電流均符合試驗規程，無異常。

（4）對三相電壓互感器進行試驗，數據如表1～2。

表1 絕緣電阻

表2 直流電阻、變比

由現場檢查及試驗結果可知，三相電壓互感器一次部分已損毀，一次繞組已燒斷。

3 錄波圖分析

結合供電局現場檢查情況，分析故障錄波圖，情況如下：

2015年4月15日10時28分，竹坪站1號主變10kV側系統接地故障，圖5為故障錄波。觀察分析圖5：首先A相出現接地故障，B、C相電壓升高，但很快接地故障消失。A相接地故障后消失致使10kV I段母線電壓互感器飽和，激發了10kV系統分頻諧振。

11時43分，B相出現接地故障，電壓降低，A、C相電壓升高（見圖6）。

圖5 10時28分故障錄波圖

圖6 11時43分故障錄波圖

11時48分，A相電壓降為0（見圖7），判斷此時A相電壓互感器已故障損壞。

圖7 11時48分故障錄波圖

11時48分，1號主變 10kV側901開關三相短路跳閘（圖8～9），判斷為長時間諧振導致電壓互感器擊穿，致使三相短路跳閘。

圖8 三相短路跳閘電流波形

4 根據10kV系統參數核算諧振的可能性

參考H．A．Peterson諧振曲線，該曲線表明系統發生分頻諧振的區域為：XC0/XL=0.01～0.08；系統發生基頻諧振的區域為：XC0/XL=0.08～0.5。其中XC0為系統的零序電容容抗，XL為電壓互感器單相繞組在額定線電壓下的激磁阻抗。

供電局于2012年10月對220kV竹坪站10kV I段母線電壓互感器做了勵磁特性試驗，試驗數據如表3。

圖9 三相短路跳閘電壓波形

表3 電壓互感器勵磁特性試驗數據

于2014年12月對220kV竹坪站10kV系統電容電流進行了測試，測試數據如表4。

表4 電容電流測試數據

由以上試驗數據可得：

A相XC0/XLA=0.0092

B相XC0/XLB=0.0065

C相XC0/XLC=0.0082

A相、C相均已接近H．A．Peterson諧振曲線的分頻諧振區域。

5 故障原因及改進意見

綜上所述，判斷此次故障為竹坪站1號主變10kV側系統A相接地故障后接地消失激發了10kV I段母線電壓互感器鐵磁諧振，長時間諧振導致電壓互感器擊穿，引發三相短路跳閘。所以提出改進意見兩點：①在電壓互感器二次側加裝消諧裝置；②選用勵磁特性好、抗飽和能力強的電壓互感器。為竹坪站系統正常運行提供一定的保障。

［1］谷萬明，張浩軍，郭洪強，韓 凱，王曉華.電壓互感器故障的分析與處理［J］.農村電氣化，2009（5）：27.

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