电压互感器故障调查分析

吴能成（广西电网有限责任公司防城港供电局，广西防城港538001）

电压互感器故障调查分析

吴能成（广西电网有限责任公司防城港供电局，广西防城港538001）

2015年4月15日，220kV竹坪站1号主变10kV侧901开关跳闸，220kV竹坪站10kV I段母线电压互感器故障损坏。经资料收集和现场调查，结合故障录波图分析，判断此次故障为竹坪站1号主变10kV侧系统A相接地后消失激发电压互感器铁磁谐振，长时间谐振导致电压互感器击穿，引起短路跳闸。

电压互感器；谐振

1 事件经过

2015年4月15日中午11：48分，220kV竹坪站1号主变10kV侧901开关三相短路跳闸，值班员现场检查发现10kV高压室内有浓烟和烧焦的刺鼻性气味，I段母线电压互感器柜门变形，开关柜顶部泄压通道打开。

2 现场检查情况

10kV I段母线转检修后，供电局电气试验班对10kV I段母线电压互感器间隔进行了外观检查及试验，情况如下：

（1）A、B、C三相电压互感器一次接头处均有金属烧熔现象，表面残留有黑色物质，本体均有裂缝并从裂缝口处流出黑色胶体。检查时电压互感器表面温度仍很高，旁边相关柜体已经变形，熏黑严重。

220kV竹坪站10kV I段母线电压互感器为上海西门子开关有限公司2006年4月出厂产品，型号4MR22BRZI-1。

图1 本体表面已经开裂

图2 开裂流出黑色物质

图3 整个PT间隔已经熏黑

图4 螺丝融化

（2）A、B、C相电压互感器熔断器已高温爆裂，接头卡座严重变形。

（3）10kV避雷器表面被熏黑，但外观检查良好，试验数据显示绝缘电阻和泄露电流均符合试验规程，无异常。

（4）对三相电压互感器进行试验，数据如表1～2。

表1 绝缘电阻

表2 直流电阻、变比

由现场检查及试验结果可知，三相电压互感器一次部分已损毁，一次绕组已烧断。

3 录波图分析

结合供电局现场检查情况，分析故障录波图，情况如下：

2015年4月15日10时28分，竹坪站1号主变10kV侧系统接地故障，图5为故障录波。观察分析图5：首先A相出现接地故障，B、C相电压升高，但很快接地故障消失。A相接地故障后消失致使10kV I段母线电压互感器饱和，激发了10kV系统分频谐振。

11时43分，B相出现接地故障，电压降低，A、C相电压升高（见图6）。

图5 10时28分故障录波图

图6 11时43分故障录波图

11时48分，A相电压降为0（见图7），判断此时A相电压互感器已故障损坏。

图7 11时48分故障录波图

11时48分，1号主变 10kV侧901开关三相短路跳闸（图8～9），判断为长时间谐振导致电压互感器击穿，致使三相短路跳闸。

图8 三相短路跳闸电流波形

4 根据10kV系统参数核算谐振的可能性

参考H．A．Peterson谐振曲线，该曲线表明系统发生分频谐振的区域为：XC0/XL=0.01～0.08；系统发生基频谐振的区域为：XC0/XL=0.08～0.5。其中XC0为系统的零序电容容抗，XL为电压互感器单相绕组在额定线电压下的激磁阻抗。

供电局于2012年10月对220kV竹坪站10kV I段母线电压互感器做了励磁特性试验，试验数据如表3。

图9 三相短路跳闸电压波形

表3 电压互感器励磁特性试验数据

于2014年12月对220kV竹坪站10kV系统电容电流进行了测试，测试数据如表4。

表4 电容电流测试数据

由以上试验数据可得：

A相XC0/XLA=0.0092

B相XC0/XLB=0.0065

C相XC0/XLC=0.0082

A相、C相均已接近H．A．Peterson谐振曲线的分频谐振区域。

5 故障原因及改进意见

综上所述，判断此次故障为竹坪站1号主变10kV侧系统A相接地故障后接地消失激发了10kV I段母线电压互感器铁磁谐振，长时间谐振导致电压互感器击穿，引发三相短路跳闸。所以提出改进意见两点：①在电压互感器二次侧加装消谐装置；②选用励磁特性好、抗饱和能力强的电压互感器。为竹坪站系统正常运行提供一定的保障。

［1］谷万明，张浩军，郭洪强，韩 凯，王晓华.电压互感器故障的分析与处理［J］.农村电气化，2009（5）：27.

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