一起由電壓互感器故障引起的母線接地故障的試驗(yàn)分析

郭曉艷（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西　安康　725000）

一起由電壓互感器故障引起的母線接地故障的試驗(yàn)分析

郭曉艷
（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西安康725000）

摘要：運(yùn)行中的電氣設(shè)備發(fā)生故障后，在現(xiàn)場及時(shí)的對設(shè)備進(jìn)行電氣試驗(yàn)，是查找故障原因，辨別設(shè)備的健康狀態(tài)，判斷其能否繼續(xù)運(yùn)行及初步制定下一步檢修方案是很重要的一環(huán)。目前對電氣設(shè)備進(jìn)行的一些常規(guī)絕緣預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目對防止事故固然起到了一定作用，但單純依靠這種常規(guī)的試驗(yàn)方法檢出設(shè)備缺陷有它的局限性。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；母線接地故障；試驗(yàn)分析

本文闡述了一起故障現(xiàn)場采用非常規(guī)的試驗(yàn)方法快速判斷電壓互感器故障，并取得顯著成效的實(shí)例。

一、故障現(xiàn)象

我公司所屬110kV變電站10kVⅠ母發(fā)生接地現(xiàn)象，A相電壓：10.2kV、B相電壓：10.2kV、C相電壓：0.4kV。變電運(yùn)維人員將10kVⅠ母所有饋路進(jìn)行推拉試驗(yàn)后，接地現(xiàn)象仍未消失，初步判斷非線路接地。

二、故障排查

該變電站10kVⅠ母停電后，檢修人員現(xiàn)場進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，10kVⅠ母電壓互感器一、二次保險(xiǎn)未熔斷。對10kVⅠ母進(jìn)行絕緣電阻測試（10kVⅠ母為封閉式金屬鎧裝柜），試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格；隨后進(jìn)行10kVⅠ母耐壓試驗(yàn)也正常。變電運(yùn)維人員將10kVⅠ母、10kVⅠ母電壓互感器轉(zhuǎn)運(yùn)行后，10kVⅠ母線電壓顯示C相還是有接地現(xiàn)象，分析判斷為10kVⅠ母C相電壓互感器存在故障。

三、電壓互感器的試驗(yàn)過程

10kVI母電壓互感器型號為UNE10，額定絕緣水平：12/42/75kV，額定電壓比：10000/√3、100/√3、100/3V，極限輸出：600VA，a、n：100/√3V、30VA、0.2級，da、dn：100/3V、50VA、3P級，2001年1月生產(chǎn)。經(jīng)檢查，C相電壓互感器其表面正常，無燒灼、裂紋等異常情況，鑒于以上情況，判斷可能是電壓互感器內(nèi)部出現(xiàn)異常，試驗(yàn)人員在現(xiàn)場進(jìn)行以下試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：

（1）絕緣試驗(yàn)：一次繞組對二次及地絕緣電阻：100000MΩ；二次繞組對一次及地絕緣電阻：2000MΩ；

（2）直流電阻試驗(yàn)：一次繞組直流電阻：1.240kΩ（交接試驗(yàn)數(shù)值為1.246 kΩ）；

（3）變比試驗(yàn)：一次繞組對a、n，測量變比為99.89，（額定變比為100）比差為-0.4%；一次繞組對da、dn，測量變比為173.1，（額定變比為173.2）比差為-0.7%。

（4）交流耐壓試驗(yàn)：升壓42kV，耐壓一分鐘，無異常，試驗(yàn)通過。

出乎意料的是：該電壓互感器一二次繞組絕緣電阻、直流電阻值、變比、交流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合試驗(yàn)規(guī)程的要求，同歷史數(shù)據(jù)相比無明顯變化，并沒有出現(xiàn)異常結(jié)果。由于試驗(yàn)現(xiàn)場所帶儀器有限，又考慮到電壓互感器引起母線電壓的異常，決定用工頻耐壓儀模擬運(yùn)行中的情況，給電壓互感器施加一個(gè)運(yùn)行中電壓。

（5）加壓試驗(yàn)具體方法：電壓互感器一次高壓端加壓，高壓尾N接地，在二次側(cè)a、n端接萬用表測量二次輸出電壓。在試驗(yàn)加壓過程電流明顯增大，二次輸出電壓很低，一次側(cè)電壓升至4kV時(shí)，控制箱過流保護(hù)動作（過流整定15A），跳閘。由此可以判斷出：此C相電壓互感器內(nèi)部存在故障，是導(dǎo)致母線接地的原因，在更換了電壓互感器后，母線電壓恢復(fù)正常。

（6）勵磁特性試驗(yàn)。在試驗(yàn)車間，試驗(yàn)人員又對更換下來的故障電壓互感器進(jìn)行了勵磁特性試驗(yàn)，加壓繞組為二次繞組a、n，一次繞組開路，一次繞組高壓尾端接地。同現(xiàn)場的加壓試驗(yàn)相似，車間進(jìn)行勵磁特性試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)二次電壓緩慢升高時(shí)，勵磁電流迅速增大，二次加壓2.2V，二次勵磁電流0.77A；二次加壓30V，二次勵磁電流15A，當(dāng)電壓加至60V，換算至高壓側(cè)為60kV）時(shí)，電流上升至24.37A（換算至高壓側(cè)為0.24A）約為正常電壓互感器的50倍。

四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該故障電壓互感器主絕緣及二次絕緣良好，直流電阻與往年比無明顯差異，變比試驗(yàn)正常，從一次側(cè)加電壓和勵磁特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常情況來看，應(yīng)為C相電壓互感器高壓側(cè)線圈存在閃絡(luò)性匝間短路故障，可能為一次繞組質(zhì)量不良如露銅、漆膜脫落等原因造成縱絕緣的缺陷。此故障在低電壓下不易檢測出來，在高壓作用下才會發(fā)生；將電壓降低，其匝間絕緣又得到恢復(fù)，可以判斷出該電壓互感器匝間短路故障，是導(dǎo)致10kVⅠ母發(fā)生接地現(xiàn)象的原因。繞組直流電阻，測試電流較低，對于少量的匝間短路或匝間沒有完全擊穿的短路情況，直流電阻值變化很小。變比試驗(yàn)因?yàn)榧釉诟邏簜?cè)繞組上的電壓值相對較低（本次試驗(yàn)儀器高壓側(cè)加壓為160V），而這時(shí)故障點(diǎn)的殘余絕緣則很有可能經(jīng)受住該電壓值的考驗(yàn)，表現(xiàn)出正常的試驗(yàn)結(jié)果，從而無法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。交流耐壓只對考驗(yàn)電壓互感器的主絕緣，也就是繞組間及繞組與地間絕緣，而無法對匝間絕緣進(jìn)行考核。勵磁特性試驗(yàn)指在通過對二次側(cè)感應(yīng)到一次側(cè)電壓很高，可以有效判斷互感器繞組有無匝間短路的缺陷。試驗(yàn)現(xiàn)場采用的加壓試驗(yàn)方法，是在互感器一次側(cè)加高壓，二次側(cè)開路，二次繞組an端接萬用表測量二次輸出電壓，實(shí)際上綜合了勵磁特性試驗(yàn)和電壓比試驗(yàn)，由于施加電壓較高，避免了一般的電壓比測試儀因?yàn)殡妷狠^低而反應(yīng)不出故障的缺點(diǎn)。因此，利用加壓試驗(yàn)和勵磁特性試驗(yàn)可以有效的判斷其內(nèi)部繞組匝間短路故障。

五、結(jié)論

（1）這是一起由電壓互感器非貫穿性匝間短路故障引起的母線虛接地，故障電壓互感器匝間短路故障引起一次負(fù)載不平衡，產(chǎn)生較大的勵磁電流，在電壓互感器開口三角形產(chǎn)生零序電壓導(dǎo)致母線電壓不平衡。

（2）此匝間短路的電壓互感器勵磁電流雖然較大，但并未達(dá)到其一次保險(xiǎn)熔斷值，所以一次保險(xiǎn)并不熔斷。正常運(yùn)行中10kV～35kV電壓互感器電流很小，大概為0.01A～0.05A左右，在本次故障的電壓互感器匝間短路電流換算至一次側(cè)也僅在0.24A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于保險(xiǎn)的0.5A電流，為了電壓互感器的運(yùn)行安全，建議更換為電流在0.2A以下的保險(xiǎn)。

（3）在實(shí)際工作中，如果遇到類似故障，在其它常規(guī)試驗(yàn)無法做出判斷時(shí)，而現(xiàn)場所帶儀器設(shè)備有限時(shí)，采用施加運(yùn)行中電壓，觀察電流和二次電壓變化情況的方法，可以快速判斷故障設(shè)備，對進(jìn)行故障查找有較為滿意的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]周芳，韓幸軍，李懂懂，等.一起110kV母線電容式電壓互感器二次電壓異常分析與處理[J].電氣技術(shù)，2011（05）：51-52.

中圖分類號：TM711

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A