單相接地引起的10 kV電壓互感器故障分析

陳志勇

（國網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

單相接地引起的10 kV電壓互感器故障分析

陳志勇

（國網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

介紹了一起由外部單相接地引起的10 kV電壓互感器三相絕緣損壞的故障；通過對(duì)故障異?，F(xiàn)象分析，確認(rèn)了導(dǎo)致故障的原因?yàn)殡妷夯ジ衅鞫蝹?cè)開口三角繞組短路，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)證，給出了故障處理措施，確保了電壓互感器的穩(wěn)定運(yùn)行。

電壓互感器；絕緣故障；單相接地；開口三角繞組

0 引言

10 kV電壓互感器在電網(wǎng)中屬于故障多發(fā)的設(shè)備，操作過電壓、外部弧光過電壓、諧振過電壓等均可能導(dǎo)致電壓互感器發(fā)生絕緣故障，故障現(xiàn)象包括熔絲熔斷、繞組絕緣擊穿或短路、過熱燒損等。由于對(duì)過電壓的信息一般沒有監(jiān)測(cè)記錄裝置，對(duì)故障的確切原因判斷具有一定的難度。而且如果不深入分析而直接采取更換設(shè)備的做法，有可能將隱患遺留在系統(tǒng)中，容易再次引發(fā)故障。下面對(duì)一例電壓互感器故障進(jìn)行分析。

1 故障經(jīng)過及現(xiàn)象

某110 kV變電站10 kVⅠ段母線A相發(fā)生外部金屬性接地故障，故障發(fā)生約10 min后該變電站10 kVⅠ段母線三相電壓全部消失。

后臺(tái)機(jī)上三相電壓顯示為0，消弧線圈動(dòng)作。進(jìn)入10 kV開關(guān)室檢查時(shí)聞到一股焦糊味，電壓互感器柜上5只電壓表（A，B，C相各1只，線電壓1只，3U01只）指示均為0。通過試?yán)€路法查找接地線路，在拉開某10 kV線路后接地故障消失，消弧線圈動(dòng)作恢復(fù)，各分路出線帶電顯示器A相燈均恢復(fù)正常，后臺(tái)機(jī)上三相電壓指示為A相4．6 kV，B相和C相為0，電壓互感器柜上指示A相為4．6 kV，B相和C相及3U0為0。

停電檢查發(fā)現(xiàn)B，C相高壓熔絲熔斷，測(cè)量3只電壓互感器一次側(cè)直流電阻及絕緣均正常；但檢查二次側(cè)絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相有3組二次線圈，B，C相各2組二次線圈對(duì)地絕緣均為0，電壓互感器停運(yùn)。

該變電站剛投運(yùn)4個(gè)月，10 kV母線此前未曾發(fā)生過接地故障，故障過程中消弧線圈投入并正確動(dòng)作。

2 故障分析

從故障經(jīng)過及測(cè)試結(jié)果分析，此次電壓互感器損壞故障存在以下特征：

（1） A相接地故障情況下，一般A相電壓互感器絕緣不會(huì)損壞，而此次A相電壓互感器二次繞組絕緣全部損壞，故障情形較為特殊；

（2） 根據(jù)消弧線圈動(dòng)作記錄，可以判斷不存在鐵磁諧振等過電壓；

（3） 由于二次繞組損壞，而一次繞組完好，并且電壓互感器有明顯過熱痕跡，可以判斷此次損壞為電流發(fā)熱型，而不是過電壓損壞；

（4） 高壓熔絲熔斷說明一次電流非常大；

（5） 故障過程中3U0表始終為0，也較特殊。

綜合以上幾個(gè)特征分析，初步判斷故障原因?yàn)殡妷夯ジ衅鏖_口三角繞組短路的可能性極大。

3 檢查驗(yàn)證

根據(jù)以上分析，有針對(duì)性地對(duì)電壓互感器二次回路進(jìn)行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變保護(hù)屏低壓側(cè)電壓引入端子4D15處L630（內(nèi)側(cè)）與N600小母線引下線（外側(cè)）短接，N600小母線引下線應(yīng)接4D14，但錯(cuò)接在4D15上，即電壓互感器二次開口三角繞組短路。

二次回路的檢查結(jié)果驗(yàn)證了初步判斷：開口三角繞組短路導(dǎo)致此次故障。正常情況下，開口三角繞組輸出電壓基本為0，因此3U0為0，開口三角繞組短路不影響電壓互感器正常運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，開口三角繞組輸出100 V的電壓，一旦發(fā)生接線短路，即電壓互感器二次側(cè)短路，會(huì)形成非常大的電流并發(fā)熱，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致一次側(cè)電流很大。由于外部接地為金屬性接地，因此持續(xù)發(fā)熱導(dǎo)致電壓互感器二次絕緣熱擊穿，測(cè)量繞組匝間短路，一次電流突增導(dǎo)致B，C相熔絲熔斷，電壓互感器損壞。當(dāng)接地故障消失后，電壓互感器重新投入運(yùn)行，由于B，C相熔絲熔斷，相當(dāng)于退出系統(tǒng)，二次電壓為0；A相二次測(cè)量繞組匝間短路，導(dǎo)致顯示電壓為部分電壓（4．6 kV）。

4 結(jié)束語

該起10 kV電壓互感器三相故障的直接原因是電壓互感器開口三角繞組二次接線短路。這是一起特殊的故障，當(dāng)施工單位誤將電壓互感器二次開口三角繞組的二次接線短路時(shí)，常規(guī)的檢查和驗(yàn)收都很難發(fā)現(xiàn)；設(shè)備投運(yùn)后正常運(yùn)行時(shí)，外部檢查也不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何異常。而且此誤接只有在發(fā)生單相接地故障時(shí)，才會(huì)對(duì)電壓互感器設(shè)備造成嚴(yán)重傷害。因此，建議在竣工驗(yàn)收時(shí)加強(qiáng)對(duì)電壓互感器二次開口三角回路的接線核對(duì)工作。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)單相接地引起電壓互感器三相損壞時(shí)，應(yīng)檢查電壓互感器開口三角繞組是否短路，而不能簡單地將損壞的電壓互感器進(jìn)行更換。

1 中華人民共和國電力工業(yè)部．DL/T620—1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997．

2 張緯鈸．過電壓防護(hù)及絕緣配合［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2002．

3 陳 珩．電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第2版）［M］．北京：中國電力出版社，2000．

4 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)．GB1207—2006電磁式電壓互感器［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．

2015-08-13；

2016-04-02。

陳志勇（1975-），男，高級(jí)工程師，主要從事高電壓技術(shù)管理和變電設(shè)備檢修管理工作，email： powerczy@163．com。