某110kV變電站10kVI母電壓互感器燒損原因分析

馬順青 冶海平 戴強(qiáng) 孫保磊 馬育林 談生磊

摘 ?要：針對(duì)某變電站10kVI母電容電流測(cè)試過程中電壓互感器燒損原因進(jìn)行分析，提出主要問題和防范措施，避免同類事件的再次發(fā)生，有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電壓互感器;燒損;原因分析

Abstract： This paper analyzes the causes of voltage transformer burning loss during 10kvi bus capacitor current test in a substation， and puts forward the main problems and preventive measures to avoid the recurrence of similar events， which has a certain reference value.

Key words： voltage transformer; Burning loss; Cause analysis

1.設(shè)備異常基本情況

1）異常現(xiàn)象描述

2020年7月11日，電氣試驗(yàn)人員按照工作計(jì)劃安排對(duì)某110kV變電站10kVI母進(jìn)行電容電流測(cè)試。12時(shí)15分到達(dá)現(xiàn)場后，運(yùn)維人員對(duì)10kVI母PT間隔進(jìn)行停電操作，將PT手車?yán)翙z修位置。12時(shí)45分試驗(yàn)班人員在辦理工作票后進(jìn)行電容電流測(cè)試。

13時(shí)05分試驗(yàn)班人員短接消諧器工作完成后，運(yùn)維人員將PT手車推至運(yùn)行位置，期間運(yùn)維人員聽到有放電聲，并伴有燒焦刺鼻氣體。為防止意外，運(yùn)維人員匯報(bào)調(diào)度后，停運(yùn)10kVI母，將PT手車?yán)翙z修位置。試驗(yàn)人員對(duì)PT手車進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)消諧器表面有放電痕跡，隨后打開PT二次端子盒，發(fā)現(xiàn)B相PT二次端子a、n和一次端子N之間有放電痕跡。

2）電壓互感器參數(shù)信息

變電站名稱：某110kV變電站

設(shè)備名稱（運(yùn)行編號(hào)）：10kVI母電壓互感器

設(shè)備型號(hào)：JDZX16-10Q ?極限輸出：500VA

功率因數(shù)：0.8

出廠日期：2006.07

生產(chǎn)廠家：中國大連北方互感器廠

3）檢查日期及天氣情況

2020年07月11日，天氣晴朗。

2.設(shè)備檢查情況及處理

1）檢查情況

試驗(yàn)人員首先對(duì)消諧器情況進(jìn)行檢查，消諧器電阻值符合要求，檢查情況良好。后試驗(yàn)人員分別對(duì)10kVI母PT進(jìn)行直流電阻測(cè)試和絕緣電阻測(cè)試。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

試驗(yàn)結(jié)果：三相PT直流電阻均合格。A、C兩相PT絕緣電阻符合要求。B相一次對(duì)二次及地絕緣為零，二次an對(duì)一次及地絕緣為零，二次端子an和一次端子N之間為通路。將PT拆卸后進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)二次端子a和一次端子N之間的絕緣有裂痕，二次an端子與一次端子N之間絕緣被破壞。

3.設(shè)備異常處理方式

1）匯報(bào)調(diào)度將10kVI、II母并環(huán)運(yùn)行，10kVII母電壓互感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

2）對(duì)10kVI母A、C相電壓互感器進(jìn)行試驗(yàn)檢查，確保設(shè)備狀況良好。

3）拆卸10kVI母B相電壓互感器，并購買參數(shù)匹配的電壓互感器，經(jīng)試驗(yàn)合格后進(jìn)行更換。

4.原因分析

變電站10kVI母電壓互感器為JDZX16-10Q 型環(huán)氧樹脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，從互感器損壞情況看，互感器應(yīng)是在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)受到大電流的作用，繞組在短時(shí)間內(nèi)發(fā)熱使絕緣迅速破壞，發(fā)熱使樹脂熔融，造成的內(nèi)部膨脹使?jié)沧Ⅲw開裂，最后導(dǎo)致二次端子an對(duì)一次N擊穿。因此互感器線圈中有大電流流過是造成互感器損壞的直接原因。

PT在發(fā)生損壞之前的絕緣情況和運(yùn)行工況如下：

1）PT絕緣情況：JDZX16-10Q 型電壓互感器為環(huán)氧樹脂澆注全封閉結(jié)構(gòu)，在高海拔以及較大的溫差變化使環(huán)氧樹脂澆注產(chǎn)品容易變形、龜裂，密封機(jī)構(gòu)容易破裂。同時(shí)，配網(wǎng)線路多發(fā)單相接地故障，導(dǎo)致未接地相電壓升高為原來的 倍，對(duì)電壓互感器絕緣產(chǎn)生沖擊，破壞絕緣。檢查中發(fā)現(xiàn)PT二次端子a和一次端子N之間絕緣有裂痕，PT存在絕緣薄弱點(diǎn)。如發(fā)生過電壓、過電流容易導(dǎo)致絕緣破壞，損壞設(shè)備。

2）PT運(yùn)行工況：變電站負(fù)荷多為硅鐵廠、硅鋼廠等負(fù)荷變化比較大的工廠。10kVI母PT在日常運(yùn)行中，曾多次出現(xiàn)電壓異常情況，工作人員檢查分析，可能是由于負(fù)荷大，PT容量不足。進(jìn)行甩負(fù)荷操作后，電壓恢復(fù)正常。

從以上兩點(diǎn)可以看出，PT在日常運(yùn)行中存在絕緣薄弱和容量不足情況。在此次PT投退過程中，存在過電壓產(chǎn)生。額定符合下，互感器能在1.2倍額定一次電壓下長期運(yùn)行，并能承受1.9倍額定電壓8h，超過此電壓和時(shí)間范圍，互感器因大電流而損壞。

在此次投退PT的過程中由于運(yùn)行方式從分段運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)殡p母并環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行方式發(fā)生改變，消諧器被短接退出運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)有諧波產(chǎn)生時(shí)，電壓互感器的鐵芯感抗由于沒有消諧器感抗的補(bǔ)償作用，其數(shù)值遠(yuǎn)小于線路容抗，加至負(fù)荷大，PT容量不足，電壓互感器鐵芯飽和后，系統(tǒng)極易發(fā)生諧振過電壓。諧振產(chǎn)生的過電壓導(dǎo)致絕緣破壞，PT二次端子a和一次端子N短路，一二次電壓均降落在互感器一二次繞組的內(nèi)阻上，產(chǎn)生大電流，造成互感器被損壞。

5.暴露的問題

1）工作人員考慮問題不全

試驗(yàn)工作開始前未檢查PT設(shè)備狀況狀態(tài)，試驗(yàn)開始前短接消諧器時(shí)，工作人員只對(duì)消諧器進(jìn)行了檢查，未對(duì)PT狀態(tài)進(jìn)行檢查，未考慮短接線截面積是否符合要求。

2）電容電流測(cè)試方法單一

現(xiàn)階段電容電流測(cè)試方法流程主要分為幾個(gè)步驟，首先停用PT后將消諧器短接，然后將PT轉(zhuǎn)為運(yùn)行，最后使用儀器從二次端子箱開口三角處進(jìn)行測(cè)量。此種方法測(cè)試過程中需停運(yùn)PT兩回，投入運(yùn)行兩回，過程中容易產(chǎn)生操作過電壓、諧振過電壓。

3）設(shè)備試驗(yàn)驗(yàn)收環(huán)節(jié)不夠嚴(yán)謹(jǐn)

分析發(fā)現(xiàn)造成互感器損壞的主要原因?yàn)檫^電壓、過電流，而電壓互感器鐵芯出廠的性能、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量對(duì)互感器的通流能力有這很大的影響。新十八項(xiàng)反措11.4.2.2 要求，電磁式干式電壓互感器在交接試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行空載電流測(cè)量。勵(lì)磁特性的拐點(diǎn)電壓應(yīng)大于1.5Um/ （中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)）或1.9Um/ （中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)）。在以往的交接驗(yàn)收中由于設(shè)備儀器限制，對(duì)空載電流的判斷只能依照廠商的出廠試驗(yàn)報(bào)告，無法進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)比對(duì)。

4）班組、專業(yè)之間缺乏溝通

本次事故當(dāng)中，試驗(yàn)人員、運(yùn)維人員、調(diào)度人員三方溝通不當(dāng)，試驗(yàn)人員將試驗(yàn)情況和分析情況告知運(yùn)維人員，有運(yùn)維人員匯報(bào)調(diào)度，匯報(bào)過程中從在偏差，導(dǎo)致調(diào)度誤以為PT是在試驗(yàn)過程中損壞。

6.防范措施

1）試驗(yàn)工作開始前仔細(xì)檢查試驗(yàn)接線，認(rèn)真檢查設(shè)備狀況狀態(tài)，選用滿足要求的短接線。

2）綜合考慮設(shè)備投入運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生的各種異常情況，針對(duì)消諧器退出運(yùn)行后系統(tǒng)無消諧裝置進(jìn)行研究討論，采取相應(yīng)的整改措施，保證設(shè)備投運(yùn)后能夠正常穩(wěn)定地運(yùn)行。

3）在電壓互感器交接試驗(yàn)過程中，按照十八項(xiàng)反措要求，加強(qiáng)電壓互感器監(jiān)督檢查。

4）班組、專業(yè)之間加強(qiáng)溝通，防止因缺乏溝通導(dǎo)致問題產(chǎn)生。不能自行處理解決的問題，待各專業(yè)商討后上報(bào)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳天翔.《電氣試驗(yàn)》.中國電力出版社，2016.

[2]陳家斌。《電氣設(shè)備故障檢測(cè)診斷方法及實(shí)例》.北京：中國水利水電出版社，2003.

作者簡介

馬順青（1994—），男，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，從事電力系統(tǒng)設(shè)備的電氣試驗(yàn)工作。