中性點非有效接地系統電壓互感器損壞原因分析

曹舉 李曉峰 趙澤璽 陳銘 蒲春燕

摘 要 電壓互感器是電網中重要的電氣設備，同時也是一次系統和二次系統連接的關鍵環節。油田電網中電壓互感器故障時有發生，本文通過對故障實例的綜合分析，找出PT運行時存在的誤區，并提出相應的解決措施。

關鍵詞 電壓互感器;油田電網;中性點非有效接地系統

引言

對于中性點非有效接地系統，半絕緣式的電壓互感器是系統中絕緣的薄弱環節，也是油田電網中故障較頻繁的設備。因此對近年來發生的PT故障分析總結，找出存在的主要問題，對電網的安全穩定運行有著重要意義。

1油田電網電壓互感器運行現狀

長慶油田電網主要為油區負荷供電，電網主要集中在山區，氣象環境復雜，雷雨季節時電網運行受天氣因素影響較大。

為了保證供電的可靠性，油田配電網主要為中性點非有效接地系統，系統內的電壓互感器均采用半絕緣式，高壓側N端直接接地運行。

近期的一些典型PT故障表明，雖然大多數PT故障的直接原因為間歇性弧光接地、鐵磁諧振等導致。但是接地線路斷路器及PT的頻繁切換操作，電壓互感器參數選型等都普遍存在一些“誤區”。這些“誤區”已成為影響PT故障率重要因素。

2中性點非有效接地系統的運行規定

2.1 半絕緣PT運行電壓及持續時間

規程（GB20840.3-2013）中對電壓互感器的額定電壓因數及時間做出了規定，6-35kV無自動切除對地故障的中性點不接地或經消弧線圈接地系統，額定電壓因數為1.2時能連續運行，額定電壓因為1.9時能持續運行8小時。

2.2 油田電網中發生單相接地時的相關規定

油田電網以國網公司的運行規程為基礎，規定系統帶接地故障允許運行2小時。同時，為了保護PT的絕緣，要求每隔2小時對母線PT進行切換操作。

3PT運行中存在的誤區分析

3.1 PT故障實例

2014年8月35kV馮莊變附近發生強雷電活動，10kV系統C相接地。接地運行將近2小時后，值班員將Ⅰ段PT退出，投入Ⅱ段PT。在Ⅱ段PT投入過程中，開關柜內發生放電現象，PT絕緣擊穿。經現場檢查，該PT在試驗中各項參數合格，運行時未出現過異常。

3.2 系統接地時切換PT的危害

對上述故障實例進一步分析，在系統接地信號未消失時，對PT進行切換操作，極有可能導致PT發生故障。另外，根據文獻[1]研究表明導致PT損壞的主要原因一是接地時的PT非線性電感產生的沖擊電流。二是故障消失時電容的放電電流。這也是系統中發生頻繁弧光接地現象時，PT發生故障的主要原因之一。

在實際運行中，很多站所依照規程在系統接地期間，每隔2小時就對PT進行切換，目的是在系統電壓升高時保護PT的絕緣。

然而，當系統帶單相接地故障切換PT時，對PT而言相當于接地故障的產生或消除，在操作瞬間會產生飽和涌流，超過PT允許的極限輸出電流。對于10kV中性點不接地系統，線路對地電容電流只能與電壓互感器中性點的電感電流形成回路，當接地故障消失時若放電電流較大，同樣會導致PT發生故障。

因此在系統單相接地故障未消除時，對PT進行切換操作，往往適得其反，更容易造成PT的故障。

3.3 電壓互感器參數不符合要求

油田電網為中性點非有效接地系統，因此對于PT要求額定電壓因數為1.2時持續運行，1.9時可持續運行8小時。

通過調研后發現，部分PT額定電壓因數為1.5 Un，30S，不符合規程要求。一些站所中的電壓互感器為中性點有效接地系統中所使用，因此即使系統發生正常的單相接地故障，當非故障相電壓升高為線電壓時就會導致PT絕緣擊穿。

4PT運行中存在誤區的防范措施

4.1 避免系統接地時對PT的操作

由上述PT故障誤區分析可知，系統發生單相接地故障時應避免對PT進行操作。當系統單相接地運行2小時，接地現象仍未消失時，應將接地故障線路斷開，待接地信號消除后再對PT進行切換操作。

4.2 減少系統接地期間線路的分合操作

目前，油田電網在查找系統單相接地故障點時，采用傳統的拉路分合法較多。若依然采用原有的方法查找故障點，勢必要頻繁的操作10kV線路開關或站所內的開關柜。操作過程中產生的系統內部過電壓也會對PT的絕緣帶來影響，甚至直接導致PT故障。

4.3 嚴格使用參數特性符合要求的電壓互感器

根據調研情況，PT故障一部分是由于PT本身的參數不符合電網特性導致的，這一結果在以往的事故分析中往往被忽略。對PT的故障分析也經常歸結為系統故障時產生的各種過電壓現象導致[2-3]。因此，不僅要嚴格按照規程使用參數特性符合要求的PT，而且在故障分析中要更加重視PT本身的參數特性。

5結束語

以往對PT的故障分析大多歸因為工頻過電壓等外部條件，主要采取一次消諧器等措施保護PT。本文根據近年發生的PT故障分析比較，找出目前PT運行中存在的主要 “誤區”，提出了避免PT切換操作、減少線路分合操作，對PT參數特性綜合考慮等措施，有效減少了PT故障發生頻率，提高了電網的運行可靠性。

參考文獻

[1] 王軍兵.10kV單相接地引起電壓互感器損壞的機理研究[D].重慶大學，2012.

[2] 陳珩.電力系統穩態分析（第三版）[M].北京：中國電力出版社， 2007：227-236.

[3] 電磁式電壓互感器的補充技術要求：GB20840.3-2013[S].北京：中國標準出版社，2014.