10kV電壓互感器運行故障原因分析及改進措施

胡長春

摘 要：隨著人們生活水平逐漸提高，對電力供應有了更高的需求。由于電力系統設備在實際的運行中，受雷電、大風、暴雨等自然環境和施工、車輛等外力破壞以及電力設備制造水平、維護管理等因素的影響，將會導致電力設備運行異常，出現低電壓或者被迫停電的現象，嚴重影響人們的生活。因此，該文選取對人們供電影響最直接的10 kV電壓互感器運行中出現的故障進行深入探究，并提出相應的解決策略，以期能夠減少對電力系統正常運行的影響因素，確保電力供應。

關鍵詞：10 kV；電壓互感器；運行故障；改進措施

中圖分類號：TM451 文獻標志碼：A

電壓互感器作為重要的一次設備在電力系統中發揮著重要的作用。同時，因為電壓互感器作為一種公用的電力設備，無論是電壓互感器本身出現故障或是其二次回路出現問題，都將嚴重影響電力系統的正常運行。因此，確保電壓互感器以及其二次回路的穩定運行具有重要意義。

1 10 kV電壓互感器中的問題

1.1 電壓互感器

電壓互感器，簡稱PT，主要是由鐵芯、絕緣材料、一次繞組、二次繞組共同組成的電器元件，以電磁感應定律為基礎原理，以給繼電保護裝置和測量儀表供電為主要目的，將高電壓變換成標準的低電壓，實現二次側設備以及二次系統與一次系統高壓設備在電氣方面的有效隔離，從而保證了二次設備和人身的安全。

1.2 電壓互感器常見運行故障

主要包括：低壓熔斷器熔斷、懸浮電位放電、互感器內部絕緣損壞、過熱性故障、中性點非有效接地系統三相電壓指示不平衡、過熱性故障、繞組N（X）端接地接觸不良、高壓熔斷器熔斷和電弧放電等。

2 分析10 kV電壓互感器運行故障產生的原因

除10 kV開關柜運用四PT接線模式，可以將鐵磁諧振和超低頻振蕩電流加以抑制外，10 kV電壓互感器運行故障的原因分析主要有4點。

2.1 10 kV電壓互感器質量不過關

由于不同廠家電壓互感器制作因素、產品設計因素等，致使電壓互感器澆筑質量不過關、熱極限輸出容量不足等問題。繞組匝間絕緣有效降低，導致匝間出現短路現象甚至被燒壞。電壓互感器的熱極限輸出容量通常為300 VA，容量相對較小。

2.2 開口三角形二次側未短接

一旦缺少短接，則勵磁電流中存在的三次諧波便無法通過，勵磁電流中通常為正弦波，但感應出的一次二次電壓中存在三次諧波，這些三次諧波分量將通過一次、二次接地回路，嚴重影響系統電壓。

2.3 長時間接地故障

系統出現多次線路接地故障，容易造成超低頻振蕩電流的現象，使電壓互感器承受極大的電流，導致容量不足的現象發生，進而燒損電壓互感器。

2.4 接線出現錯誤現象

按照相關規定，電壓互感器的二次繞組應保證有一固定點永久保護接地。如果出現兩點接地，則極易造成故障燒毀電壓互感器。

3 一起10 kV電壓互感器二次線燒毀案例剝析

3.1 故障發生經過

2013年3月22日11時10分，調度監控人員發現110 kV**站10 kV母線電壓消失、直流電源消失。運維人員到達現場發現10 kV一段母線PT二次線燒毀，直流空開跳閘，直流電源消失、無法遙控操作。現場手動打跳1號主變總路901、2號主變總路902、10 kV*曲線911、*跑線913、*河線914、電容器91C斷路器。斷開10 kV開關室直流電源環網空開，恢復10 kV二段上開關柜直流電源?，F場檢查10 kV二段開關柜及母線無異常后，試送2號主變總路902斷路器成功，不帶母線PT恢復10 kV二段母線及2號站用電。調度通過方式調整，轉移10 kV*曲線911、*跑線913、*河線914 3條線路負荷。

3.2 故障原因分析

（1）故障錄波，如圖1所示。

（2）從錄波圖上可以看出，2013年3月22日10時41分02秒345毫秒，10 kV三相電壓不平衡，其中A相降低（且反復變化），B＼C相升高，從而產生較大零序電壓，其表象為10kV回路上有非金屬性接地故障（與10kV線路上有樹竹倒在A相導線上相吻合）。整個故障一直延續至11時09分56秒，共計大約29 min，直到PT二次線燒毀，無法繼續采集電壓。

（3）對PT絕緣檢查未發現問題，但在二次線查找中發現接線有錯誤，誤將PT二次線的開口電壓L＼N接反。由于10 kV一段母線PT二次線已全部燒毀，因此以10 kV二段母線PT二次接線進行分析。

①正確接線示意圖2。

②現場錯誤接線示意圖3。

圖3中共有2處錯誤：

①10 kV二段母PT柜端子排中零序電壓回路的L640與N600在通過電纜接至PT并列柜端子排時，芯線交叉。

② 10 kV二段母線PT柜端子排中零序電壓的N600與母線電壓的N600在開關柜短接。不符合反措15.7.4.2條的要求，應分別引至PT并列屏后一點接地。

注：國家電網十八項反措第15.7.4.2條：來自開關場電壓互感器二次的4根引入線和電壓互感器開口三角繞組的2根引入線均應使用各自獨立的電纜。

這兩處接線錯誤，直接造成PT開口三角形二次電壓短路。

從圖3中可以看出，由于接線錯誤，1母PT零序電壓回路處于短路狀態。根據電壓互感器二次不能短路的特性，正常運行狀況下、零序電壓接近于零值，二次回路上產生的電流不大，無法表象出來；在故障情況下，如線路有接地故障時，三相電壓不平衡，有較大零序電壓產生，將在PT二次回路上產生非常大的電流。由于此次接地故障持續約29 min，二次線在短路電流的作用下長期發熱，從而燒毀二次線。

（4）由于二次線燒毀還引起直流短路，導致10 kV開關室直流電源總空開跳閘，直流電源消失，10 kV斷路器無法遙控分閘操作。

4 探究10 kV電壓互感器運行故障解決策略

按照以上4點故障原因的分析和這起案例的剝析，我們可以清楚的看到，電壓互感器燒損問題與電壓互感器的熱極限輸出容量偏小有著密不可分的關系，應該在電力設備選型初期解決；電壓互感器二次接線問題應該在二次回路設計以及調試驗、驗收時期進行解決。因此，主要運用措施如下：

（1）提升電壓互感器熱極限輸出容量

主電壓互感器熱極限輸出容量，可以從常用的300 VA增加至400 VA；零相電壓互感器熱極限輸出容量可以從常用的300 VA增加至800 VA～1 000 VA。

（2）將零相電壓互感器復變比轉換為單變比，并減少二次線圈數量

將電壓互感器的變比更改為10 kV/0.1 kV，確保熱極限輸出容量以及電壓互感器體積能夠有效減少等。

（3）改變電壓互感器的安裝方式

應將電壓互感器安裝在互感器柜下倉中，而非安裝在手車上。

（4）快速處理接地故障

10 kV系統發生接地故障時，調度監控人員應與變電運維部門及時聯系和配合，對接地類型、接地線路、接地設備進行準確判斷，及時消除接地故障，避免長時間接地運行，燒毀電壓互感器。

（5）嚴把驗收關

各級驗收人員應嚴格按照電壓互感器竣工驗收標準，逐項檢查驗收二次回路、一次接線，確保電壓互感器一、二次接線正確。

5 結語

綜上所述，10 kV電壓互感在維持電力系統的穩定運行具有重要的意義，因此，應高度重視10 kV電壓互感器運行存在的故障，并且應合理查找出相應的解決策略。例如，提高電壓互感器熱極限輸出容量、改變電壓互感器的安裝方式、嚴格驗收把關等，以便于合理解決電壓互感器中存在的故障問題，確保電力系統的穩定運行，為人們工作與生活用電保駕護航。

參考文獻

[1]高吉國，祝偉圣.10 kV電壓互感器運行故障原因分析及改進措施[J].科技風，2018（8）：135-136.

[2]王佼，劉釗，楊彬，等.一起110 kV電壓互感器GIS罐體內部局部放電缺陷分析[J].廣西電力，2017，40（5）：69-71.

[3]張全元.變電運行現場技術問答（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2016.

[4]徐波.變電設備運行維護及異常處理[M].北京：中國電力出版社，2016.