變電站35 kV電壓互感器間隔故障率高原因分析及改進

李秀旗

（內蒙古烏蘭察布電業局，內蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

變電站電壓互感器是電力系統中用于測量繼電保護的重要設備，它具有以下作用：1）將系統高電壓轉變為標準的低電壓（100 V），為儀表、繼電保護提供電壓；2）與測量儀表相配合，測量線路的相電壓與線電壓；3）與繼電保護裝置相配合，對系統及設備進行過電壓、單相接地保護；4）隔離一次設備與二次設備，保護人身和設備的安全[1-2]。變電站電壓互感器間隔不僅包括電壓互感器，還含熔斷器、消諧器、避雷器等保護設備，共同組成電壓互感器間隔。如果電壓互感器間隔經常發生故障，將無法正常采集電力系統電壓，影響電力系統安全可靠性，甚至導致母線退出運行，造成大量的經濟損失與不良社會影響。如何降低電壓互感器間隔故障率，是保證電力系統安全運行、提高經濟效益的重要舉措。

1 變電站35 kV電壓互感器間隔故障率情況介紹

烏蘭察布電業局共管轄35 kV及以上變電站共65座，其中有35 kV電壓互感器165組。2015年度根據檢修計劃共試驗了27個電壓互感器間隔，而試驗后對發生故障電壓互感器間隔情況進行了調查分析，結果見表1所示。

表1 變電站電壓互感器間隔故障發生情況調查統計表

從表1可以看出，電壓互感器間隔故障發生率為22.2%，也就是說，有22.2%故障設備無法提前發現其是否具有不良工況，從而在其運行過程中給系統帶來很大的安全隱患。

2 變電站電壓互感器間隔故障率高原因分析

2.1 消諧器無檢測手段

消諧器安裝于電壓互感器一次繞組YN中性點和地之間，其相當于一個非線性電阻，消諧器對限制涌流和電壓互感器諧振過電壓具有重要意義[3]。其原理接線如圖1所示。

圖1 消諧電阻器原理接線圖

從表1中2015年度電壓互感器故障原因分析顯示，有兩起故障因消諧器本身的劣化導致，但通過查閱《輸變電設備狀態檢修試驗規程》，規程中并未查到有關消諧器的常規測試手段及故障診斷方法，而消諧器在電壓互感器運行中起著阻尼和限流的重要作用，未經檢測與試驗的消諧器投入運行，無法保證電壓互感器間隔安全可靠運行，導致電壓互感器故障頻發。

2.2 電壓互感器試驗方法不先進

從表1故障原因統計中發現，電壓互感器故障檢出率為0。對電壓互感器故障原因及傳統試驗檢測方法進行了統計分析，見表2所示。

表2 電壓互感器故障原因統計

顯然，用傳統試驗方法，是無法檢測出來的，只有打破常規，利用新的試驗方法，才能快速、準確地確認電壓互感器的質量狀況。

3 改進故障原因判斷方法

通過對上述原因進行分析，制定了相應的改進方法。

3.1 增加消諧器檢測項目與判斷標準

由圖1分析，可知消諧器具有以下作用，見表3所示。

表3 消諧器作用

從表3中可知，消諧器對電壓互感器安全運行具有極其重要的作用，但試驗規程卻沒有試驗項目要求，并且對新購置消諧器也沒有做任何試驗檢測，而是直接安裝使用。

所以，為了能夠對消諧器進行檢測與試驗，參照國標GB/T 16927.4—2014《高電壓試驗技術》[4]和Q/GDW 415—2010《電磁式電壓互感器用非線性電阻性消諧器技術規范》[5]中有關對消諧器的技術規定及各生產消諧器廠家確定了消諧器電氣性能。見表4所示。

表4 消諧器電氣性能

通過消諧器的電氣性能最終確定了針對消諧器的參數測試方法以及簡單判據，見表5所示。

表5 消諧器測試項目及判據

依據表5中項目及判斷標準，對每一個消諧器進行安裝前試驗及檢測，確保每一個消諧器都是滿足現場需要。

3.2 改進電壓互感器常規試驗項目

目前，烏蘭察布電業局例行試驗執行的標準《輸變電設備狀態檢修試驗規程》中，針對電磁式電壓互感器的試驗項目為直流電阻試驗，絕緣電阻試驗，油浸式的電壓互感器還包括介質損耗因數及電容值測試。

絕緣電阻測試和介質損耗因數及電容值測試主要考慮的是電壓互感器的整體主絕緣性能。而直流電阻測試，一次繞組、二次繞組相對初值分別為10%、15%的誤差要求，加之電壓互感器的直流電阻基礎值本來就很大，所以以上三種試驗均無法有效直接地發現電磁式電壓互感器的鐵芯部分的缺陷。隨著電壓互感器運行年限的增長，電壓互感器的鐵芯、繞組、絕緣都會出線不同程度的劣化甚至老化，這就給設備運行帶來了安全隱患。

為此我們對電壓互感器進行了勵磁特性測試工作，鐵磁諧振和電壓互感器鐵芯飽和程度有關，如果其過早飽和會使電壓互感器伏安特性變化，使得一次繞組電感減小，電感量變化時，勵磁電流將會增大，熔斷器就可能被燒斷，系統也可能發生鐵磁諧振，勵磁特性試驗可以發現鐵芯的飽和程度以及繞組的匝間絕緣缺陷。并根據GB1207—2006《電磁式電壓互感器》形成了對電壓互感器的簡單判據[6]，見表6所示。

表6 電壓互感器勵磁特性測試

4 效果對比

從2016年4月開始實施對策，主要針對例行試驗中需要檢修的35 kV電壓互感器間隔，同時運用了常規方法和新的測試手段進行了對比性測試，本年度檢修工作中需要進行試驗的電壓互感器為27組，表7為對比性測試結果。

表7 改進后的電壓互感器試驗情況統計表

以上經過消缺后的電壓互感器間隔經過了一整年的運行，工況良好，沒有發生任何故障。同時，我們對2015年發生故障的部分電壓互感器間隔做了驗證性測試，對故障原因進一步驗證和明確，見表8所示。

表8 電壓互感器驗證性試驗情況統計表

可以明顯看出，經過一年對電壓互感器故障原因檢測方法的研究，找到了故障設備的根源所在，利用新的判斷方法，降低了電壓互感器的故障發生率，提高了設備可用率，為用戶提供了優質服務。

5 結語

變電站電壓互感器間隔故障率高，是長期困擾現場工作人員的一大難題，通過對現場主要原因的分析，找到了問題癥結所在，為現場試驗人員提供了參考，也為電力企業節能增效、電網安全運行作出貢獻。