高壓試驗控制器異常分析

吳艷艷

摘 要：針對一起變壓器工頻耐壓試驗異常現象，從多個方面排查分析原因，發現是由于高壓試驗控制內部漏電保護裝置與所采用的電源系統不匹配、電磁干擾等因素引發異常，并針對原因提出對策。

關鍵詞：耐壓試驗；漏電保護；火線；零線；向量

我處管轄的電力系統情況復雜，屬企業內部電網，主要為企業生產生活服務，共計15個變電站（開閉所）所都是依附于地方電力系統的末端變電所，相對獨立、自成系統，遍布江蘇、安徽兩省、8個縣市、25個鄉鎮，大部分站所遠離城鎮中心，地理位置偏遠。每年我們會對電氣設備進行一次預防性計劃檢修，帶著所需檢修設備儀器往返于各個站所。檢修計劃中對主變進行耐壓試驗是必不可少的項目之一。

1 故障現象

4月，某35kV單母線分段變電所全所停電進行檢修，照例對1#主變進行了絕緣電阻、直流電阻、介質損耗等常規試驗，顯示變壓器性能指標均合格，檢修人員開始對1#主變進行1min工頻耐壓試驗，完成設備接線、布置安全遮攔，清離無關人員，各項準備工作就緒后，檢修人員接通高壓試驗控制器電源，剛按下升壓按鈕就跳閘，重復數次都發生同樣的現象。

2 原因分析

我們在現場展開了檢查分析，由于之前已經完成的部分試驗結果顯示變壓器參數合格，而且根據故障現象，設備還沒有開始升壓就跳閘，所以排除變壓器絕緣受損導致跳閘。于是我們使用儀表測量，控制器高壓輸出為零，據此，初步判定為控制器本身問題造成試驗失敗。本次試驗我們采用的是工頻耐壓試驗控制器與輕型試驗變壓器成套設備測試變壓器絕緣強度。接下來，我們從以下幾個方面進行分析：

2.1 檢查接線

控制器接入220V交流電，經內部調壓器輸出0-200V供試驗變壓器輸入，感應出高壓輸出到已經短接1#主變高壓側繞組，低壓側繞組則短接接地，各個連接點已經可靠連接，并嚴格按照高壓試驗一點接地的原則在變壓器接地點可靠接地，開關均按要求合上。儀器操作者從事高壓試驗多年，使用該儀器近8年，已經熟練掌握了該設備原理和接線方式。而且我們也查找了使用說明書，對照接線圖仔細核對，所有接線正確無遺漏，所以排除了接線方式錯誤造成儀器無高壓輸出。

由于該設備外殼采用接地保護方式，會不會部分接地導線長時間使用后斷線造成儀器處于保護狀態？于是操作人員使用萬用表對接地導線進行測試，發現導電性能好，檢查各接線端子也接觸良好，排除接地線斷線造成儀器失靈。

2.2 檢查儀器

近期，已經完成了數個站所檢修，控制器在各個站所來回顛簸，長時間、長距離運輸加上路況不良，設備部件松動的情況也時有發生，是否內部發生故障造成失靈？我們打開儀器外殼，經過仔細觀察，發現箱體內新安裝的漏電保護開關動作。那是不是發生了漏電現象，通過進一步檢查線圈等部件，設備對地絕緣良好，各部件接觸良好無松動，表面無焦灼、積塵、短路等現象，且在前一天還使用該儀器成功測試了兩臺35kV變壓器。暫時排除儀器內部發生漏電現象。

2.3 漏電保護原理

本試驗設備外殼之前采用接地保護，并沒有安裝漏電保護裝置，在檢修前，按照有關規定要求，為進一步確保工作人員人身安全，儀器增加了漏電保護裝置，是不是該漏電保護裝置誤動作造成儀器不啟動。下面我們就對漏電保護裝置基本原理進行分析：

漏電保護器的原理是檢測交流電從火線到零線電流向量和是否為零，即基爾霍夫電流定律∑Ⅰ=0，作為判據判斷是否動作跳閘的。如果沒有觸電的話，兩根電源線里的電流向量和應該為零，CT的原邊線圈里的磁通完全地消失，副邊線圈沒有輸出。如果有人觸電，部分電流經人體（RN）到大地分流，電源線向量和不再為零，導致CT副邊線圈上有電流輸出，使得SH的觸點吸合，從而使脫扣線圈TQ得電，把鉤子吸開，開關DZ斷開，切斷主回路，實現保護作用。值得注意的是，一旦脫扣，即使脫扣線圈TQ里的電流消失也不會自行把DZ重新接通。因為沒人幫它合上是無法恢復供電的。觸電者離開，經檢查無隱患后想再用電，需把DZ合上使其重新扣住，便恢復了供電。

本次試驗我們使用的是發電機供出的單相220V電源，不存在火線零線，更沒有中性線接入漏電保護器。而按照此單相漏電保護裝置安裝要求是要將零線火線接入的。是不是就是這種電源系統不同造成試驗故障？

2.4 電源系統分析

由于該變電站當時是全所停電進行檢修，所有試驗電源均來自一臺柴油單相交流發電機。與220V市電相比，此發電機供出的電源是單相電源，沒有中性點，沒有零線。經過我們測量，發現電源兩極交流電壓雖然是220V，但每極對地電壓卻不固定。我們將單相電源的兩根線接入漏電保護裝置，按照原理分析，不論是否發生觸電，總電流向量和應該為零，無法起到保護作用。

那到底什么原因造成誤動呢？難道存在電磁干擾？由于每次試驗環境大致相同，外部干擾可能性較小，考慮設備內部干擾。我們再來看看試驗控制器的原理和結構，包括調壓器、保護、測量、控制、信號回路，通過接入220V工頻電源，調節調壓器輸出電壓，即輕型試驗變壓器的輸入電壓，接入初級繞組，根據電磁感應原理，獲得高壓輸出。此外，設備結構上看，金屬外殼內部安裝的主要部件就是調壓器，可以等效成電感，而調壓器線圈匝間、線圈與接地外殼存在等效電容。電感電容等電氣量，在沒有相對穩定電壓中性點的發電機電源供電時，設備內部交變的電磁場、感應電動勢、渦流、磁滯各種現象與市電供電時都有所不同，多種干擾因素存在，使得漏電保護裝置中切斷主電源回路的彈簧開關受力斷開，造成誤動。

3 對策及結論

在分析過原因后，我們選擇兩種方式驗證了正是單相發電機電源造與漏電保護裝置不匹配造成誤動，導致儀器不能正常啟動：

⑴閉鎖漏電保護裝置后，我們使用發電機電源對1#主變進行一次耐壓試驗，儀器使用正常。

⑵該所所用變來電后，我們又用所用變電源對2#主變進行一次耐壓試驗，儀器使用正常。

因此，今后在做耐壓試驗時，要合理安排試驗時間，盡量使用所用變電源，如果確實需要使用發電機電源，可以考慮使用其它高壓試驗設備（變頻諧振試驗設備）或者閉鎖漏電保護裝置開展試驗。此外，單相漏電保護裝置要求將火線零線同時接入，是很有必要的，該裝置廣泛適用于TT、TN電源系統，對于IT電源系統，漏電保護裝置難以實現保護，反而各種因素相互作用，容易造成誤動。

[參考文獻]

[1]GB13955.《漏電保護器安裝和運行規范》.

[2]張楹.漏電保護器的原理及應用[A].山東省石油學會油田電力、通信及自動化技術研討會優秀工程技術論文集[C].2009年.