電壓互感器故障的分析及處理方法

國網安徽省電力公司淮北供電公司 陳志剛

1 概述

2013年7月份某供電公司頻繁發生35（10）千伏不直接接地系統電壓互感器(以下簡寫PT)爆炸事件，影響電網正常運行問題。

2013年7月17日零點某220kV變電站35kVI段PT C相本體開裂，C相高壓保險熔斷。

(1)某110kV變電站（新投運，不足半年），2013年7月19日19點05分， 35kV I段PT A相支座燒毀，其余兩相損傷嚴重。

(2)該變電站2013年7月21日15時，發出10千伏諧振報警，10kV三相電壓輪流升高，3U0電壓升高，15:06主變10kV復壓過流I、II段動作跳閘跳開101開關（主變低壓側），10KvI段PT三相保險炸碎，PT三相已燒黑，柜內燒痕嚴重，手車損傷嚴重。

2 故障處理

針對以上故障設備運維檢修部門立即協調安徽明都、江蘇東源開關柜廠家提供設備，進行了設備更換，同時由物資管理部門開展索賠工作。

3 故障分析

該公司7月22日立即組織了故障分析會議。初步分析認為這3起PT設備損害事件主要是由設備質量問題（電壓互感器產品裕度不足，PT保險管太細、保險管內滅弧材料石英砂過少等）單相PT保險管爆炸時拉弧引起相間短路，引發設備損壞。

該公司2013年8月4日又邀請安徽省電科院電網技術中心專家共同進行了專題技術監督分析。

3.1 某110kV變電站35kV、10kVPT爆炸現場檢查試驗情況

(1)35kVI段母線PT A相受損最為嚴重。手車A相保險管已完全破裂，絕緣支撐桿上部有燒焦痕跡，且A相PT發熱，溫度約70℃，A相靜觸頭存在。B、C兩相熔斷器、絕緣支撐桿外表均有煙塵覆蓋。PT手車及柜內存在嚴重破壞，無法現場恢復處理。

(2)對受損的35kVI段PT進行了檢查試驗與與投入前（2013年1月8日）交接試驗報告上數據相比較發現A相一次側直流電阻不合格，一次側及二次線圈1a1n絕緣電阻值不合格； B相一次側直流電阻不合格，絕緣電阻值偏低。試驗報告如下：

安裝地點 某變電站 運行編號 35kVI段母線PT產品型號 額定電壓(kV) 制造廠家相別出廠日期 出廠編號A 12091133 B 12091134 2012.09 C JDZX9－35江蘇靖江互感器廠有限公司12091132

A.絕緣電阻檢測：

試驗日期 2013-07-20 溫度31℃濕度57%天氣 陰使用儀表 S1—552智能兆歐表試驗人員 XXX相 別 絕緣電阻（MΩ）AN（kΩ） 1a1n（mΩ） 2a2n（mΩ） dadn（mΩ）A 0 0.07 480 5200 B 5200 10000+ 260 1000 C 10000+ 10000+ 10000+ 10000+

B.直阻測試：

試驗日期 2013-07-20 溫度31℃濕度 57%天氣 陰使用儀器 HCR3102A變壓器直流電阻測試儀試驗人員 XXX相 別直阻測試AN（Ω） 1a1n（mΩ） 2a2n（mΩ） d a d n（mΩ）A 101.9 100.4 140.6 78.63 B 1394 99.3 135.8 75.21 C 5861 98.63 140.6 73.64

(3)10kVI段PT現場檢查設備受損情況，PT手車整體受損破壞嚴重，A、C相熔斷器已經破碎，A相PT嚴重溢膠，且柜體內部經受高溫，外表絕緣嚴重脫落，隔離擋板活門無法落下。由于PT破壞嚴重，無法進行檢查性試驗，無法現場恢復處理。

3.2 故障錄波圖分析

上圖為2013年7月19日和7月21日某110kV變電站10kV和35kV側電壓互感器故障時波形。查看10kV綜自報警信息，發現10kV線路發生間歇性單相接地.

鐵磁諧振一般發生在中性點不接地系統中。不同的諧波都可能形成諧振條件，因此有不同的現象，按頻率不同可分為：

(1)基波諧振。一相電壓降低，另兩相電壓升高超過線電壓；或兩相電壓降低，一相電壓升高超過線電壓，PT開口三角上有電壓輸出，發出接地信號；

(2)高頻諧波諧振。三相電壓同時升高超過線電壓；

(3)分頻諧波諧振。三相對地電壓同時升高并做低頻擺動。

根據2013年7月19日35kV故障錄波文件分析, 10kV和35kV PT鐵磁諧振為1/2分頻。1/2分頻諧振的激發條件大都是單相接地故障又突然消除的暫態過程。由于其起振電壓較低，在一定電網條件下1/2分頻諧振時最容易發生的,而且破壞力很強,也是互感器出現燒壞事故的主要原因。根據10kV自動化后臺綜自報警信息分析，10kV自系統曾發生單相間歇性接地，導致相對地電壓突然升高，使得電壓互感器勵磁電流突然增大發生飽和，中性點發生位移，產生了嚴重的鐵磁諧振過電壓。

4 結論和建議

(1)分析判斷幾起35（10）千伏電壓互感器爆炸都存在鐵磁諧振現象，可能由于電壓互感器產品裕度不足，導致爆炸。

110千伏新投變電站，目前系統參數可能處于易諧振邊緣，可能由于電壓互感器產品質量問題容易飽和，一旦出現系統接地等干擾因素，系統將出現鐵磁諧振現象，造成電壓互感器爆炸。

(2)為防止PT鐵磁諧振應采取以下技術措施：

1)應對新35（10）千伏PT進行飽和特性測試。投運PT前應進行V-A特性試驗，按照國家電網公司18項反措的要求，三相TV（PT）的V-A特性應一致，并在1.9倍額定相電壓下，電流不飽和。這樣在系統發生接地故障時，可有效地減少發生諧振的可能。

2)應對新35（10）千伏PT熔斷器進行熔斷能力試驗，以避免運行時出現故障的幾率。

3)排查所轄變電站35千伏及以下PT保險的型號、容量，把現有的PT保險全部更換為散熱量好、熱容量大、直徑大及內部滅弧材料合格的保險。防止1相保險爆炸，沖擊其他兩相，事故擴大，造成三相短路。

3)加強設備質量監督，設計、采購、選擇大欲度高質量的PT產品，提高PT過飽和能力和耐電流水平。

4)PT二次加裝消諧裝置.在10kV和35k V母線側PT二次側加裝消諧裝置。該裝置檢測PT開口三角電壓，計算零序電壓五種頻率（3分頻/17Hz、2分頻/25Hz、工頻/50Hz、3倍頻/150Hz、5倍頻/250Hz）的電壓分量，若有故障發生則判斷故障類型，如果是鐵磁諧振則安裝特定程序快速啟動消諧元件予以有效消除諧振，并顯示保存故障信息，同時給出報警信號。減少鐵磁諧振對PT設備的破壞。

5)加裝一次消弧線圈。根據運行經驗，當10kV系統電容電流達到30A左右時，35kV系統電容電流達到10A左右時，應考慮加裝預調式消弧線圈，并將消弧線圈處于過補償狀態運行。

6)加強35（10）千伏出線線路清障工作，消除系統單相接地故障幾率，保障電網安全運行。