35 kV母線電壓互感器熔斷器熔斷故障分析

代英俊

(國網四川省電力公司檢修公司，四川 自貢 643000)

0 引言

電磁式電壓互感器具有體積小，結構簡單、重量輕、價格低等優點，因此在35 kV 及以下電網系統中得到廣泛的應用。電磁式電壓互感器廣泛運行在500 kV 變電站35 kV 系統，其本體長期存在漏油、銹蝕、介損偏大，絕緣電阻降低等缺陷；而對于電磁式電壓互感器配套使用的限流式熔斷器頻繁熔斷現象未深入研究分析，導致熔斷器頻繁發生熔斷進而需要停電反復更換熔斷器，嚴重影響電網設備安全穩定運行及供電可靠性。

1 概況

某500 kV 變電站35 kV 母線電磁式電壓互感器其一次側直接與電網連接，通過電磁感應將一次側高電壓變換為二次側低電壓供保護、測量、計量用，其工作原理如圖1 所示。

該500 kV 變電站中性點為直接接地方式，35 kV Ⅰ母線裝設有2 組60 Mvar 的電容器組(串抗率均為5 %)，1 組60 Mvar 的電抗器供系統就地無功補償，根據系統電壓變化情況由AVC 系統自動投切無功設備。35 kV Ⅰ母PT 于2013 年2 月投運，型號為JDX-35，變比為限流式熔斷器型號為RW10-35/0.5，額定電流為0.5 A。在電磁式電壓互感器一次側裝設有熔斷器，作為電壓互感器過載及短路保護用，35 kV 系統主接線如圖2 所示。

圖2 35 kV 系統接線

2 故障情況

2019-01-25 ，35 kV Ⅰ母電壓互感器 A 相電 壓1.14 kV，B 相 電 壓21.15 kV，C 相 電 壓21 kV?，F場檢查35 kV Ⅰ母電壓互感器二次空開，均在合閘位置，測量二次電壓分別為：A 相電壓4 V，B 相電壓60 V，C 相電壓60 V，初步判斷為一次熔斷器熔斷，更換熔斷器并投入運行后35 kV Ⅰ母電壓恢復正常。35 kV Ⅰ母電壓互感器自2013 年2 月投運以來，多次發生熔斷器熔斷，給電網設備的安全穩定可靠運行帶來一定隱患，熔斷器熔斷次數如表1 所示。

表1 35 kV Ⅰ母PT 熔斷器熔斷次數統計 次

3 試驗情況

為分析35 kV Ⅰ母電壓互感器熔斷器長期頻繁熔斷原因，對35 kV Ⅰ母電壓互感器開展了全面的診斷性試驗。其中絕緣電阻、直流電阻、電壓比、介質損耗、油中溶解氣體等試驗項目合格。絕緣電阻試驗合格說明電磁式電壓互感器瓷套表面不存在貫穿性的導電通道同時二次繞組之間不存在匝間絕緣問題，電壓互感器在運行中不會發生因為絕緣降低而導致的接地故障。直流電阻試驗合格說明電磁式電壓互感器一次、二次繞組的回路完整，無匝間短路缺陷。電壓比試驗合格說明，電壓互感器一次、二次繞組匝數滿足要求。介質損耗試驗合格說明電壓互感器無整體受潮、絕緣劣化等分布性缺陷。絕緣油是電磁式電壓互感器絕緣的重要組成部分，油中溶解氣體試驗合格說明電壓互感器內部未發生局部放電及局部過熱缺陷。勵磁特性試驗發現A 相數據與B，C 相相比差異較大，試驗結果如表2。

表2 勵磁特性

4 原因分析及處理措施

35 kV Ⅰ母電壓互感器交接試驗開展了極性檢查、絕緣電阻、直阻測試、變比測試、勵磁特性、介質損耗等試驗項目，試驗結果無異常。

35 kV Ⅰ母電壓互感器診斷性試驗絕緣電阻、直流電阻、電壓比、介損及電容量、油中溶解氣體試驗項目均合格，勵磁特性曲線如圖3。A 相拐點電壓出現在1.2 倍額定電壓，B，C 相拐點電壓則出現在1.5 倍額定電壓，與B，C 相相比，A 相拐點電壓明顯偏低。說明A 相電壓互感器鐵心由于材質或制造工藝原因降低了其鐵心飽和度，在電壓升高的情況下已發生鐵心飽和現象。

通過查閱站內故障記錄、設備操作記錄及試驗數據分析，35 kV Ⅰ母PT 熔斷器熔斷絕大多數時候是發生在電容器組分閘操作之后。仿真研究表明電容器組操作過電壓主要以產生分閘操作過壓為主，電容器組斷路器分閘操作后，其斷口有可能重燃而使電路中出現暫態振蕩過程，會產生較高水平的過電壓。電容器組在分閘瞬間產生操作過電壓，由于PT 勵磁特性不合格致使電磁式電壓互感器鐵心飽和，一次電流急劇增大超過熔斷器熔斷電流0.5 A 即發生熔斷。由于35 kV Ⅰ母PT A 相拐點電壓較B，C 相低，在分閘操作過電壓作用下鐵心更易飽和，直觀反映就是A 相熔斷器頻繁熔斷，熔斷次數也遠超過B，C 相。

圖3 35 kV Ⅰ母PT 勵磁特性曲線

結合停電對35 kV Ⅱ母PT 開展診斷性試驗，發現35 kV Ⅱ母PT 也存在勵磁特性不合格的潛在性缺陷。為徹底消除設備隱患，通過技改項目將35 kV Ⅰ、Ⅱ母電磁式電壓互感器更換為電容式電壓互感器(CVT)，同時將高壓熔斷器更換額定電流為2 A，提高供電可靠性。

5 結束語

(1) 加強設備選型工作，根據一次繞組接線方式和系統接地方式選擇合適的電磁式電壓互感器的額定電壓因數。

(2) 建議500 kV 變電站在設計階段采用電容式電壓互感器替代傳統的35 kV 電磁式電壓互感器，減少日常維護檢修工作量。

(3) 嚴格按照標準要求開展出廠試驗，廠家在出廠試驗時應在電磁式電壓互感器二次繞組上測量損耗值和勵磁電流值，測量點至少應包括額定電壓的0.2 倍、0.5 倍、0.8 倍、1.0 倍、1.2 倍、1.5倍及1.9 倍下的電壓值，測量出對應的勵磁電流，并向用戶提供勵磁特性曲線。

(4) 對于35 kV 及以下電壓等級電磁式電壓互感器，嚴格按要求開展交接試驗。電磁式電壓互感器在交接試驗時，應進行空載電流測量，測量點應與出廠試驗保持一致。勵磁特性的拐點電壓應大于(中性點非有效接地系統)。運行中的35 kV 及以下電壓等級電磁式電壓互感器，如發生高壓熔斷器兩相及以上同時熔斷或單相多次熔斷，應進行檢查及試驗。勵磁特性試驗結果與型式試驗對應結果的差異應不大于30 %。同一批生產的同型三相電壓互感器，其勵磁特性的差異亦應不大于30 %。對于勵磁特性不合格的電磁式電壓互感器應及時進行更換，防止出現高壓熔斷器頻繁熔斷故障嚴重影響電網設備安全穩定運行及供電可靠性。