10kV電壓互感器運(yùn)行故障原因分析及改進(jìn)措施

胡長春

摘 要：隨著人們生活水平逐漸提高，對(duì)電力供應(yīng)有了更高的需求。由于電力系統(tǒng)設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行中，受雷電、大風(fēng)、暴雨等自然環(huán)境和施工、車輛等外力破壞以及電力設(shè)備制造水平、維護(hù)管理等因素的影響，將會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備運(yùn)行異常，出現(xiàn)低電壓或者被迫停電的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響人們的生活。因此，該文選取對(duì)人們供電影響最直接的10 kV電壓互感器運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行深入探究，并提出相應(yīng)的解決策略，以期能夠減少對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響因素，確保電力供應(yīng)。

關(guān)鍵詞：10 kV；電壓互感器；運(yùn)行故障；改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

電壓互感器作為重要的一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，因?yàn)殡妷夯ジ衅髯鳛橐环N公用的電力設(shè)備，無論是電壓互感器本身出現(xiàn)故障或是其二次回路出現(xiàn)問題，都將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，確保電壓互感器以及其二次回路的穩(wěn)定運(yùn)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(jiǎn)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(yīng)定律為基礎(chǔ)原理，以給繼電保護(hù)裝置和測(cè)量儀表供電為主要目的，將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓，實(shí)現(xiàn)二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面的有效隔離，從而保證了二次設(shè)備和人身的安全。

1.2 電壓互感器常見運(yùn)行故障

主要包括：低壓熔斷器熔斷、懸浮電位放電、互感器內(nèi)部絕緣損壞、過熱性故障、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)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(yùn)行故障產(chǎn)生的原因

除10 kV開關(guān)柜運(yùn)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(yùn)行故障的原因分析主要有4點(diǎn)。

2.1 10 kV電壓互感器質(zhì)量不過關(guān)

由于不同廠家電壓互感器制作因素、產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素等，致使電壓互感器澆筑質(zhì)量不過關(guān)、熱極限輸出容量不足等問題。繞組匝間絕緣有效降低，導(dǎo)致匝間出現(xiàn)短路現(xiàn)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(duì)較小。

2.2 開口三角形二次側(cè)未短接

一旦缺少短接，則勵(lì)磁電流中存在的三次諧波便無法通過，勵(lì)磁電流中通常為正弦波，但感應(yīng)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(yán)重影響系統(tǒng)電壓。

2.3 長時(shí)間接地故障

系統(tǒng)出現(xiàn)多次線路接地故障，容易造成超低頻振蕩電流的現(xiàn)象，使電壓互感器承受極大的電流，導(dǎo)致容量不足的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而燒損電壓互感器。

2.4 接線出現(xiàn)錯(cuò)誤現(xiàn)象

按照相關(guān)規(guī)定，電壓互感器的二次繞組應(yīng)保證有一固定點(diǎn)永久保護(hù)接地。如果出現(xiàn)兩點(diǎn)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(fā)生經(jīng)過

2013年3月22日11時(shí)10分，調(diào)度監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)110 kV**站10 kV母線電壓消失、直流電源消失。運(yùn)維人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)打跳1號(hào)主變總路901、2號(hào)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(guān)室直流電源環(huán)網(wǎng)空開，恢復(fù)10 kV二段上開關(guān)柜直流電源。現(xiàn)場(chǎng)檢查10 kV二段開關(guān)柜及母線無異常后，試送2號(hào)主變總路902斷路器成功，不帶母線PT恢復(fù)10 kV二段母線及2號(hào)站用電。調(diào)度通過方式調(diào)整，轉(zhuǎn)移10 kV*曲線911、*跑線913、*河線914 3條線路負(fù)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(shí)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(fù)變化），B＼C相升高，從而產(chǎn)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(dǎo)線上相吻合）。整個(gè)故障一直延續(xù)至11時(shí)09分56秒，共計(jì)大約29 min，直到PT二次線燒毀，無法繼續(xù)采集電壓。

（3）對(duì)PT絕緣檢查未發(fā)現(xiàn)問題，但在二次線查找中發(fā)現(xiàn)接線有錯(cuò)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(jìn)行分析。

①正確接線示意圖2。

②現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)誤接線示意圖3。

圖3中共有2處錯(cuò)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(shí)，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(guān)柜短接。不符合反措15.7.4.2條的要求，應(yīng)分別引至PT并列屏后一點(diǎn)接地。

注：國家電網(wǎng)十八項(xiàng)反措第15.7.4.2條：來自開關(guān)場(chǎng)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(yīng)使用各自獨(dú)立的電纜。

這兩處接線錯(cuò)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(cuò)誤，1母PT零序電壓回路處于短路狀態(tài)。根據(jù)電壓互感器二次不能短路的特性，正常運(yùn)行狀況下、零序電壓接近于零值，二次回路上產(chǎn)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(shí)，三相電壓不平衡，有較大零序電壓產(chǎn)生，將在PT二次回路上產(chǎn)生非常大的電流。由于此次接地故障持續(xù)約29 min，二次線在短路電流的作用下長期發(fā)熱，從而燒毀二次線。

（4）由于二次線燒毀還引起直流短路，導(dǎo)致10 kV開關(guān)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(yùn)行故障解決策略

按照以上4點(diǎn)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(guān)系，應(yīng)該在電力設(shè)備選型初期解決；電壓互感器二次接線問題應(yīng)該在二次回路設(shè)計(jì)以及調(diào)試驗(yàn)、驗(yàn)收時(shí)期進(jìn)行解決。因此，主要運(yùn)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(fù)變比轉(zhuǎn)換為單變比，并減少二次線圈數(shù)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(yīng)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(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，調(diào)度監(jiān)控人員應(yīng)與變電運(yùn)維部門及時(shí)聯(lián)系和配合，對(duì)接地類型、接地線路、接地設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，及時(shí)消除接地故障，避免長時(shí)間接地運(yùn)行，燒毀電壓互感器。

（5）嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)

各級(jí)驗(yàn)收人員應(yīng)嚴(yán)格按照電壓互感器竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，逐項(xiàng)檢查驗(yàn)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(jié)語

綜上所述，10 kV電壓互感在維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義，因此，應(yīng)高度重視10 kV電壓互感器運(yùn)行存在的故障，并且應(yīng)合理查找出相應(yīng)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(yán)格驗(yàn)收把關(guān)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(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為人們工作與生活用電保駕護(hù)航。

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