35 kV母线电压互感器熔断器熔断故障分析

代英俊

(国网四川省电力公司检修公司，四川 自贡 643000)

0 引言

电磁式电压互感器具有体积小，结构简单、重量轻、价格低等优点，因此在35 kV 及以下电网系统中得到广泛的应用。电磁式电压互感器广泛运行在500 kV 变电站35 kV 系统，其本体长期存在漏油、锈蚀、介损偏大，绝缘电阻降低等缺陷；而对于电磁式电压互感器配套使用的限流式熔断器频繁熔断现象未深入研究分析，导致熔断器频繁发生熔断进而需要停电反复更换熔断器，严重影响电网设备安全稳定运行及供电可靠性。

1 概况

某500 kV 变电站35 kV 母线电磁式电压互感器其一次侧直接与电网连接，通过电磁感应将一次侧高电压变换为二次侧低电压供保护、测量、计量用，其工作原理如图1 所示。

该500 kV 变电站中性点为直接接地方式，35 kV Ⅰ母线装设有2 组60 Mvar 的电容器组(串抗率均为5 %)，1 组60 Mvar 的电抗器供系统就地无功补偿，根据系统电压变化情况由AVC 系统自动投切无功设备。35 kV Ⅰ母PT 于2013 年2 月投运，型号为JDX-35，变比为限流式熔断器型号为RW10-35/0.5，额定电流为0.5 A。在电磁式电压互感器一次侧装设有熔断器，作为电压互感器过载及短路保护用，35 kV 系统主接线如图2 所示。

图2 35 kV 系统接线

2 故障情况

2019-01-25 ，35 kV Ⅰ母电压互感器 A 相电 压1.14 kV，B 相 电 压21.15 kV，C 相 电 压21 kV。现场检查35 kV Ⅰ母电压互感器二次空开，均在合闸位置，测量二次电压分别为：A 相电压4 V，B 相电压60 V，C 相电压60 V，初步判断为一次熔断器熔断，更换熔断器并投入运行后35 kV Ⅰ母电压恢复正常。35 kV Ⅰ母电压互感器自2013 年2 月投运以来，多次发生熔断器熔断，给电网设备的安全稳定可靠运行带来一定隐患，熔断器熔断次数如表1 所示。

表1 35 kV Ⅰ母PT 熔断器熔断次数统计 次

3 试验情况

为分析35 kV Ⅰ母电压互感器熔断器长期频繁熔断原因，对35 kV Ⅰ母电压互感器开展了全面的诊断性试验。其中绝缘电阻、直流电阻、电压比、介质损耗、油中溶解气体等试验项目合格。绝缘电阻试验合格说明电磁式电压互感器瓷套表面不存在贯穿性的导电通道同时二次绕组之间不存在匝间绝缘问题，电压互感器在运行中不会发生因为绝缘降低而导致的接地故障。直流电阻试验合格说明电磁式电压互感器一次、二次绕组的回路完整，无匝间短路缺陷。电压比试验合格说明，电压互感器一次、二次绕组匝数满足要求。介质损耗试验合格说明电压互感器无整体受潮、绝缘劣化等分布性缺陷。绝缘油是电磁式电压互感器绝缘的重要组成部分，油中溶解气体试验合格说明电压互感器内部未发生局部放电及局部过热缺陷。励磁特性试验发现A 相数据与B，C 相相比差异较大，试验结果如表2。

表2 励磁特性

4 原因分析及处理措施

35 kV Ⅰ母电压互感器交接试验开展了极性检查、绝缘电阻、直阻测试、变比测试、励磁特性、介质损耗等试验项目，试验结果无异常。

35 kV Ⅰ母电压互感器诊断性试验绝缘电阻、直流电阻、电压比、介损及电容量、油中溶解气体试验项目均合格，励磁特性曲线如图3。A 相拐点电压出现在1.2 倍额定电压，B，C 相拐点电压则出现在1.5 倍额定电压，与B，C 相相比，A 相拐点电压明显偏低。说明A 相电压互感器铁心由于材质或制造工艺原因降低了其铁心饱和度，在电压升高的情况下已发生铁心饱和现象。

通过查阅站内故障记录、设备操作记录及试验数据分析，35 kV Ⅰ母PT 熔断器熔断绝大多数时候是发生在电容器组分闸操作之后。仿真研究表明电容器组操作过电压主要以产生分闸操作过压为主，电容器组断路器分闸操作后，其断口有可能重燃而使电路中出现暂态振荡过程，会产生较高水平的过电压。电容器组在分闸瞬间产生操作过电压，由于PT 励磁特性不合格致使电磁式电压互感器铁心饱和，一次电流急剧增大超过熔断器熔断电流0.5 A 即发生熔断。由于35 kV Ⅰ母PT A 相拐点电压较B，C 相低，在分闸操作过电压作用下铁心更易饱和，直观反映就是A 相熔断器频繁熔断，熔断次数也远超过B，C 相。

图3 35 kV Ⅰ母PT 励磁特性曲线

结合停电对35 kV Ⅱ母PT 开展诊断性试验，发现35 kV Ⅱ母PT 也存在励磁特性不合格的潜在性缺陷。为彻底消除设备隐患，通过技改项目将35 kV Ⅰ、Ⅱ母电磁式电压互感器更换为电容式电压互感器(CVT)，同时将高压熔断器更换额定电流为2 A，提高供电可靠性。

5 结束语

(1) 加强设备选型工作，根据一次绕组接线方式和系统接地方式选择合适的电磁式电压互感器的额定电压因数。

(2) 建议500 kV 变电站在设计阶段采用电容式电压互感器替代传统的35 kV 电磁式电压互感器，减少日常维护检修工作量。

(3) 严格按照标准要求开展出厂试验，厂家在出厂试验时应在电磁式电压互感器二次绕组上测量损耗值和励磁电流值，测量点至少应包括额定电压的0.2 倍、0.5 倍、0.8 倍、1.0 倍、1.2 倍、1.5倍及1.9 倍下的电压值，测量出对应的励磁电流，并向用户提供励磁特性曲线。

(4) 对于35 kV 及以下电压等级电磁式电压互感器，严格按要求开展交接试验。电磁式电压互感器在交接试验时，应进行空载电流测量，测量点应与出厂试验保持一致。励磁特性的拐点电压应大于(中性点非有效接地系统)。运行中的35 kV 及以下电压等级电磁式电压互感器，如发生高压熔断器两相及以上同时熔断或单相多次熔断，应进行检查及试验。励磁特性试验结果与型式试验对应结果的差异应不大于30 %。同一批生产的同型三相电压互感器，其励磁特性的差异亦应不大于30 %。对于励磁特性不合格的电磁式电压互感器应及时进行更换，防止出现高压熔断器频繁熔断故障严重影响电网设备安全稳定运行及供电可靠性。