220kVGIS電壓互感器對接地故障的分析和防范研究

王秋

福建省鴻山熱電有限責任公司 福建 石獅 362712

引言

GIS可以通過優化設計把除變壓站外的其他主要設備有機結合起來，并且因為GIS的高穩定性、強大集成度和較短安裝時間，所以它在電力領域得到了廣泛的應用。系統GIS母線電壓互感器一般采用電磁結構來測量電壓、能源和繼電保護。正常時電磁式電壓互感器的勵磁阻抗很大，在設備停電、恢復運行、倒閘操作等易產生不對稱性過電壓的作用下，鐵芯飽和使得勵磁阻抗急劇下降，與導線對地電容或者其他設備的雜散電容間形成特殊的三相或者單相諧振回路，并能激發起各種諧波的鐵磁諧振過電壓，從而造成電磁式電壓互感器在運行過程中產生發熱、放電或灼燒等現象。實踐中，這些缺點是由于生產商的產品制作過程或材料質量上的潛在缺點而逐步出現的，這些缺點是由制造者產生的。后期操作可能會發生事故。本文分析了GIS中電子變壓器的穿透接地故障，將設備送回工廠后進行了診斷測試和拆卸，找出了故障的原因，并提出了防止再次發生此類故障的措施。

1 故障概述

1.1 過程概述

某變電站因為故障導致母線跳閘，220kV兩條線路開關、母聯開關、母線分段開關跳閘。經繼電保護專業現場檢查，兩套母線差動保護正常動作，皆存在故障差動電流。測試人員測試了變壓器室內SF6的濕度、純度和分解產物，發現SF6氣體在變壓器氣室內分解產物異常。測試結果表明，變壓器內氣室水分含量為，H2S、SO2、CO均超過警告值，因此不能判斷特定的故障發生在現場。變電一次專業為設備外觀、氣壓等進行檢查，發現 C 相電壓互感器底板和殼體連接螺栓處有明顯燒灼痕跡[1]。

1.2 基本設備信息與現場檢驗

500kV某變電站采用雙母單分段接線，從上次檢修過后并未發現異常，并且檢修時狀況良好。在進行現場檢驗時，對三相電壓互感器進行一次、二次絕緣電阻及直流電阻測量，三相二次繞組絕緣電阻和直流電阻合格 C相一次繞組的絕緣電阻為0，根據判斷，其中有斷線。因此，在拆除現場前，不能進行交流抗壓測試、變壓比和局部放電檢測。

1.3 拆卸設備

通過電壓互感器的電氣測試數據，可以提前確定C相內部的設備故障。為了進一步確定電壓互感器故障的原因，移去并檢查了電壓互感器的A相，并檢查了B相和C相以測試設備的拆卸。拆卸后，發現階段A和階段B沒有明顯的放電點和燃燒痕跡。設備條件如下：

1.3.1 設備內部有刺鼻的氣味，黑色灰塵很多，外殼內部和保溫表面變黑。

1.3.2 分支導體與高壓屏蔽罩的燃燒現象發生在絕緣處。1.3.3 高壓屏蔽層放電到地面并燃燒。

1.3.4 初級繞組和高壓屏蔽層移位，并且有銅泄漏。

1.3.5 緊固件沒有脫落或松動，鐵芯變形。

1.3.6 在解剖線圈一次后，發現該線圈的內部過熱，有些銅線與之粘在一起。

1.4 事故原因分析

根據測試數據和設備拆解，判斷A相和B相電磁變壓器無放電，繞組直流電阻和絕緣電阻測試合格。C相電子變壓器內部有燃燒，漏銅，放電等現象，對C相變壓器故障的原因分析如下。

已通過次級繞組的絕緣電阻和DC電阻測試，證明變壓器的次級繞組絕緣良好，并且排除了由次級電路引起的接地放電。

根據220kv2號保護單元的電波記錄裝置信息，確定在將變壓器放電到地面前一個月內，不會發生任何不良現象，如電網過電壓、運行間隔事故和雷電過電壓等。鑒于變壓器已運行了近12年，因此，由于缺乏有關歷史資料，無法找出造成所用設備嚴重故障的重要原因。此外，結合配電變壓器使用的設備的一般測試結果數據，所用設備沒有明顯的現象。因此，根據一次繞組的熔點和高壓屏蔽位移技術，可以證實這種現象在連續運行后突然發生。任何一種系統的操作都會產生諧振電壓，這可能引起變壓器局部發熱、放電或燃燒等，這是由于變壓器屬于初級繞組所致。

在某些層間的聚氨酯膜無法很好地粘接，在局部加熱、長時間加熱、放電或燃燒之后，初級繞組及高壓屏蔽逐步移動。當故障發生到某一閾值時，變壓器的高壓屏蔽罩會使固定鐵芯（b擊穿點）發電，從而使變壓器進行一次繞組連接，在這一過程中，會產生巨大的電流，故障電流導致高壓屏蔽，產生覆蓋式放電，并且電流產生大量放電痕跡。此外變壓器油箱內發生電弧燃燒，連接線拔出并折斷，鐵芯因高溫燃燒變形[2]。

2 結束語

電子變壓器線圈中導線的過熱以及出現繞線的現象最終導致事故發上，對于類似事件，建議采取以下措施：

2.1 測試

對于電壓為110kV或更高的GIS電子變壓器，如果不能在現場進行勵磁特性測試，則必須嚴格控制設備的生產過程和工廠測試，以防止由于產品質量問題而導致電網安全。運行穩定。

2.2 強化GIS設備的工作和維修

嚴格實行國家電網規定的狀態檢測周期，提高絕緣電阻和直流電阻在例行試驗中的測量精確度，并且在測量后進行比對檢查。改善一次、二次變壓器繞組的運作，能準確地判斷斷出電線是否斷路、短路等，及時預防事故。

2.3 在實時開展GIS的實時探測工作

當母線或連接到母線之間有工作空隙時，應在電力供給后對變壓器實施特高頻局部放電、超聲波局部放電、sf6氣體組成和紅外溫度測量。等待實時監測有效的檢測，以便對設備進行有效的監測。

2.4 定期對錄波器信息進行統計分析

通過互感器的開口三角形電壓、三相電壓等相關信息判斷設備是否出現異常波動現象，特別是母線運行設備，并結合現場。實時檢測操作可全面分析變壓器內部是否有熱量或放電。