高压试验控制器异常分析

吴艳艳

摘 要：针对一起变压器工频耐压试验异常现象，从多个方面排查分析原因，发现是由于高压试验控制内部漏电保护装置与所采用的电源系统不匹配、电磁干扰等因素引发异常，并针对原因提出对策。

关键词：耐压试验；漏电保护；火线；零线；向量

我处管辖的电力系统情况复杂，属企业内部电网，主要为企业生产生活服务，共计15个变电站（开闭所）所都是依附于地方电力系统的末端变电所，相对独立、自成系统，遍布江苏、安徽两省、8个县市、25个乡镇，大部分站所远离城镇中心，地理位置偏远。每年我们会对电气设备进行一次预防性计划检修，带着所需检修设备仪器往返于各个站所。检修计划中对主变进行耐压试验是必不可少的项目之一。

1 故障现象

4月，某35kV单母线分段变电所全所停电进行检修，照例对1#主变进行了绝缘电阻、直流电阻、介质损耗等常规试验，显示变压器性能指标均合格，检修人员开始对1#主变进行1min工频耐压试验，完成设备接线、布置安全遮拦，清离无关人员，各项准备工作就绪后，检修人员接通高压试验控制器电源，刚按下升压按钮就跳闸，重复数次都发生同样的现象。

2 原因分析

我们在现场展开了检查分析，由于之前已经完成的部分试验结果显示变压器参数合格，而且根据故障现象，设备还没有开始升压就跳闸，所以排除变压器绝缘受损导致跳闸。于是我们使用仪表测量，控制器高压输出为零，据此，初步判定为控制器本身问题造成试验失败。本次试验我们采用的是工频耐压试验控制器与轻型试验变压器成套设备测试变压器绝缘强度。接下来，我们从以下几个方面进行分析：

2.1 检查接线

控制器接入220V交流电，经内部调压器输出0-200V供试验变压器输入，感应出高压输出到已经短接1#主变高压侧绕组，低压侧绕组则短接接地，各个连接点已经可靠连接，并严格按照高压试验一点接地的原则在变压器接地点可靠接地，开关均按要求合上。仪器操作者从事高压试验多年，使用该仪器近8年，已经熟练掌握了该设备原理和接线方式。而且我们也查找了使用说明书，对照接线图仔细核对，所有接线正确无遗漏，所以排除了接线方式错误造成仪器无高压输出。

由于该设备外壳采用接地保护方式，会不会部分接地导线长时间使用后断线造成仪器处于保护状态？于是操作人员使用万用表对接地导线进行测试，发现导电性能好，检查各接线端子也接触良好，排除接地线断线造成仪器失灵。

2.2 检查仪器

近期，已经完成了数个站所检修，控制器在各个站所来回颠簸，长时间、长距离运输加上路况不良，设备部件松动的情况也时有发生，是否内部发生故障造成失灵？我们打开仪器外壳，经过仔细观察，发现箱体内新安装的漏电保护开关动作。那是不是发生了漏电现象，通过进一步检查线圈等部件，设备对地绝缘良好，各部件接触良好无松动，表面无焦灼、积尘、短路等现象，且在前一天还使用该仪器成功测试了两台35kV变压器。暂时排除仪器内部发生漏电现象。

2.3 漏电保护原理

本试验设备外壳之前采用接地保护，并没有安装漏电保护装置，在检修前，按照有关规定要求，为进一步确保工作人员人身安全，仪器增加了漏电保护装置，是不是该漏电保护装置误动作造成仪器不启动。下面我们就对漏电保护装置基本原理进行分析：

漏电保护器的原理是检测交流电从火线到零线电流向量和是否为零，即基尔霍夫电流定律∑Ⅰ=0，作为判据判断是否动作跳闸的。如果没有触电的话，两根电源线里的电流向量和应该为零，CT的原边线圈里的磁通完全地消失，副边线圈没有输出。如果有人触电，部分电流经人体（RN）到大地分流，电源线向量和不再为零，导致CT副边线圈上有电流输出，使得SH的触点吸合，从而使脱扣线圈TQ得电，把钩子吸开，开关DZ断开，切断主回路，实现保护作用。值得注意的是，一旦脱扣，即使脱扣线圈TQ里的电流消失也不会自行把DZ重新接通。因为没人帮它合上是无法恢复供电的。触电者离开，经检查无隐患后想再用电，需把DZ合上使其重新扣住，便恢复了供电。

本次试验我们使用的是发电机供出的单相220V电源，不存在火线零线，更没有中性线接入漏电保护器。而按照此单相漏电保护装置安装要求是要将零线火线接入的。是不是就是这种电源系统不同造成试验故障？

2.4 电源系统分析

由于该变电站当时是全所停电进行检修，所有试验电源均来自一台柴油单相交流发电机。与220V市电相比，此发电机供出的电源是单相电源，没有中性点，没有零线。经过我们测量，发现电源两极交流电压虽然是220V，但每极对地电压却不固定。我们将单相电源的两根线接入漏电保护装置，按照原理分析，不论是否发生触电，总电流向量和应该为零，无法起到保护作用。

那到底什么原因造成误动呢？难道存在电磁干扰？由于每次试验环境大致相同，外部干扰可能性较小，考虑设备内部干扰。我们再来看看试验控制器的原理和结构，包括调压器、保护、测量、控制、信号回路，通过接入220V工频电源，调节调压器输出电压，即轻型试验变压器的输入电压，接入初级绕组，根据电磁感应原理，获得高压输出。此外，设备结构上看，金属外壳内部安装的主要部件就是调压器，可以等效成电感，而调压器线圈匝间、线圈与接地外壳存在等效电容。电感电容等电气量，在没有相对稳定电压中性点的发电机电源供电时，设备内部交变的电磁场、感应电动势、涡流、磁滞各种现象与市电供电时都有所不同，多种干扰因素存在，使得漏电保护装置中切断主电源回路的弹簧开关受力断开，造成误动。

3 对策及结论

在分析过原因后，我们选择两种方式验证了正是单相发电机电源造与漏电保护装置不匹配造成误动，导致仪器不能正常启动：

⑴闭锁漏电保护装置后，我们使用发电机电源对1#主变进行一次耐压试验，仪器使用正常。

⑵该所所用变来电后，我们又用所用变电源对2#主变进行一次耐压试验，仪器使用正常。

因此，今后在做耐压试验时，要合理安排试验时间，尽量使用所用变电源，如果确实需要使用发电机电源，可以考虑使用其它高压试验设备（变频谐振试验设备）或者闭锁漏电保护装置开展试验。此外，单相漏电保护装置要求将火线零线同时接入，是很有必要的，该装置广泛适用于TT、TN电源系统，对于IT电源系统，漏电保护装置难以实现保护，反而各种因素相互作用，容易造成误动。

[参考文献]

[1]GB13955.《漏电保护器安装和运行规范》.

[2]张楹.漏电保护器的原理及应用[A].山东省石油学会油田电力、通信及自动化技术研讨会优秀工程技术论文集[C].2009年.