淺析電壓互感器故障原因及預(yù)防方法

王天凱

（無錫地鐵集團有限公司運營分公司機電部供電車間，江蘇 無錫 214171）

一、引言

2015年11月27日無錫地鐵九里河公園35KV 101進線開關(guān)柜C相電壓互感器發(fā)生故障，現(xiàn)場確認35kV開關(guān)室有濃煙冒出，電壓互感器本體已經(jīng)變形發(fā)黑，SCADA報文為零序保護In＞＞段跳閘ON 406 ms，現(xiàn)根據(jù)此次事件分析電壓互感器故障原因及預(yù)防方法。

二、雙繞組電壓互感器絕緣問題分類

電壓互感器的絕緣問題一般由下述原因引起：

（一）繞組絕緣問題：指一次繞組、二次繞組對地絕緣、繞組之間絕緣、對外殼擊穿閃絡(luò)引起的故障。

（二）插頭絕緣問題：電壓互感器插頭接地屏蔽層采用半導(dǎo)電材料噴涂，經(jīng)過長期運行半導(dǎo)電材料的性能逐步變差，導(dǎo)致直流電阻逐步增大，造成電壓互感器插頭無法可靠接地，極易產(chǎn)生放電現(xiàn)象。

（三）鐵芯問題：一般正常情況下電壓互感器鐵芯只有一個接地點，當(dāng)鐵芯出現(xiàn)多點接地時，鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生過電壓偏差，鐵芯損耗就隨之增大，鐵芯損耗增大時，一次繞組電流增大，長期運行后過熱導(dǎo)致電壓互感器損壞。

（四）其它導(dǎo)致一次電流增大的因素，如直流成份，諧振等，逐步損傷內(nèi)部絕緣，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。

三、九里河公園站電壓互感器故障原因分析

故障電壓互感器返送廠家后，采用電動工具進行分解，清除外部環(huán)氧樹脂，露出線圈器身，發(fā)現(xiàn)一次線圈已經(jīng)損壞，進一步解剖至線圈內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)一次線圈從外部至里層的全部均勻損壞，包括漆包線漆皮損壞以及層間紙已經(jīng)碳化燒損，即判定此次故障原因為電壓互感器繞組絕緣問題。

四、絕緣事故原因

（一）受到雷擊過電壓、操作過電壓、工頻過電壓、諧振過電壓影響。因為受到過電壓而使電壓互感器的絕緣受到損壞，造成電壓互感器發(fā)生故障。或因涌流造成放電閃絡(luò)，而使電壓互感器的絕緣受到損壞，造成電壓互感器發(fā)生故障。

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（二）電壓互感器本身鐵芯疊片不達標、支撐卡環(huán)機械強度不夠。此類原因主要是生產(chǎn)廠家技術(shù)工藝水平不達標，使電壓互感器存在故障隱患，譬如電壓互感器鐵芯絕緣缺陷、零部件耐熱性能不達標、支撐卡環(huán)燒制工藝不達標、主插頭與內(nèi)錐絕緣子接觸不良等。

（三）電壓互感器絕緣老化。電壓互感器長期處于濕度較大的環(huán)境中使水分侵入電壓互感器器身，導(dǎo)致電壓互感器的絕緣水平降低而發(fā)生故障。絕緣老化后，電壓互感器的機械強度會降低。當(dāng)外部出現(xiàn)對變壓器的電壓沖擊時，可能導(dǎo)致絕緣損壞而發(fā)生故障。

（四）絕緣材質(zhì)不合格。主要表現(xiàn)為繞組表面的絕緣材質(zhì)包括絕緣樹脂、漆包線、漆皮及層間紙存在不合格開裂現(xiàn)象，開裂后會造成繞組表面局部放電，長期運行后致使電壓互感器發(fā)生絕緣損壞事故。

（五）系統(tǒng)諧振：電力系統(tǒng)中存在直流成分、鐵磁諧振現(xiàn)象，特別是分次諧振，會直接使一次繞組有較大電流通過，逐步損傷內(nèi)部絕緣，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。

五、電壓互感器絕緣故障預(yù)防

（一）加強電壓互感器的日常運行維護工作，對電壓互感器進行外觀放電和絕緣閃絡(luò)查看，關(guān)閉室內(nèi)照明后，應(yīng)無肉眼可見的明顯放電現(xiàn)象。

（二）由于電壓互感器的結(jié)構(gòu)是由環(huán)氧樹脂將絕緣銅線芯完全澆注密封起來的，后期的檢修維護無法改變其內(nèi)部的缺陷，對其可能爆發(fā)的內(nèi)部故障是無能為力的。我們只能通過一些必要的應(yīng)急預(yù)案最大限度的降低電壓互感器故障造成的危害和影響。要求做好因故隨時可能再需更換其類似故障電壓互感器的應(yīng)急預(yù)案（含應(yīng)急物資儲備方案、熟練安裝人員、機具配備方案、運輸與安裝、試驗、送電方案等）并經(jīng)審查、批準、備案，并發(fā)布到位，以盡量減少一旦再出現(xiàn)類似故障后對無錫地鐵2號線供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的嚴重不利影響。

（三）定期對電壓互感器各零部件的密封圈進行檢查，保證無橡膠圈無潮濕、老化、龜裂現(xiàn)象，如果現(xiàn)場環(huán)境惡劣，可以加裝硅膠呼吸器或防雨帽，徹底解決電壓互感器絕緣下降的安全隱患。還應(yīng)保證各電氣連接部分安裝可靠牢固，接觸良好。

（四）定期進行電壓互感器進行超聲波試驗，檢查電壓互感器錐頭內(nèi)部有無異常放電聲音。

（五）設(shè)備選型時，應(yīng)該選用更高標準、更嚴格控制并解決如何消除其可能產(chǎn)生局部高熱應(yīng)力不利影響的導(dǎo)線毛刺、匝間絕緣、導(dǎo)線外絕緣以及樹脂與導(dǎo)線的溫度-應(yīng)力控制、樹脂無氣泡澆筑等系列制造工藝技術(shù)問題的電壓互感器。

（六）建設(shè)過程中電氣設(shè)備進場前確認設(shè)備房中的環(huán)境是否達到設(shè)備安裝的要求，設(shè)備房內(nèi)的空氣質(zhì)量應(yīng)該保持在正常水平，沒有由油漆工、木工、金屬切割、電焊等造成的粉塵，也無設(shè)備房滲水造成室內(nèi)濕度較大的情況。

六、電壓互感器整改方案

施工時應(yīng)嚴格按照《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規(guī)范》(GBJ147-90)的規(guī)定執(zhí)行。

工藝流程：

第一步：PT 拆卸施工方法

1）將一段母線及母線上所有設(shè)備全部由運行狀態(tài)改為檢修狀態(tài)，完成一段主母線維護接地以確保安全。

2）由專業(yè)人員拆下所需更換的二次接線并做好標記。

3）拆下所需更換的 PT（JDZXF3-35Q）。

4）回收上氣箱氣體。

5）打開上氣箱上蓋，拆下原裝 NZ35/1 內(nèi)錐插座，安裝新NZ35/7T內(nèi)錐插座。

6）要更換的新 PT(JDZXF4-35Q)，在地面安裝好 PT 觸頭等附件并把觸頭部位擦拭干凈并涂抹潤滑脂。

7）把新安裝的內(nèi)錐插座擦拭干凈并涂抹潤滑脂。

第二步：PT 安裝與恢復(fù)供電

1、將 PT 觸頭對準內(nèi)錐插座孔往里推進到位，將安裝螺母緊固。

2、由專業(yè)人員恢復(fù)二次接線并校對二次接線，防止二次接線錯誤。

3、上氣箱內(nèi)部擦拭干凈，更換干燥劑，蓋好上氣箱上蓋，緊固好螺母。抽真空，充六氟化硫氣體。

4、檢查設(shè)備安裝調(diào)試完好，準備恢復(fù)供電。

七、結(jié)論

交流中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容，是保證供電可靠性的關(guān)鍵因素，這是因為高壓系統(tǒng)受地區(qū)供電系統(tǒng)的控制，對于地鐵而言是可控因素。當(dāng)高壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可靠性就成了城市軌道交通供電的關(guān)鍵因素，故認識電壓互感器絕緣故障的成因和影響，加強電壓互感器運行、維護和管理工作、防止絕緣故障的發(fā)生，對提高供用電系統(tǒng)安全運行的水平和提高供電可靠性都具有十分重要的意義。