电压互感器故障的分析及处理方法

国网安徽省电力公司淮北供电公司 陈志刚

1 概述

2013年7月份某供电公司频繁发生35（10）千伏不直接接地系统电压互感器(以下简写PT)爆炸事件，影响电网正常运行问题。

2013年7月17日零点某220kV变电站35kVI段PT C相本体开裂，C相高压保险熔断。

(1)某110kV变电站（新投运，不足半年），2013年7月19日19点05分， 35kV I段PT A相支座烧毁，其余两相损伤严重。

(2)该变电站2013年7月21日15时，发出10千伏谐振报警，10kV三相电压轮流升高，3U0电压升高，15:06主变10kV复压过流I、II段动作跳闸跳开101开关（主变低压侧），10KvI段PT三相保险炸碎，PT三相已烧黑，柜内烧痕严重，手车损伤严重。

2 故障处理

针对以上故障设备运维检修部门立即协调安徽明都、江苏东源开关柜厂家提供设备，进行了设备更换，同时由物资管理部门开展索赔工作。

3 故障分析

该公司7月22日立即组织了故障分析会议。初步分析认为这3起PT设备损害事件主要是由设备质量问题（电压互感器产品裕度不足，PT保险管太细、保险管内灭弧材料石英砂过少等）单相PT保险管爆炸时拉弧引起相间短路，引发设备损坏。

该公司2013年8月4日又邀请安徽省电科院电网技术中心专家共同进行了专题技术监督分析。

3.1 某110kV变电站35kV、10kVPT爆炸现场检查试验情况

(1)35kVI段母线PT A相受损最为严重。手车A相保险管已完全破裂，绝缘支撑杆上部有烧焦痕迹，且A相PT发热，温度约70℃，A相静触头存在。B、C两相熔断器、绝缘支撑杆外表均有烟尘覆盖。PT手车及柜内存在严重破坏，无法现场恢复处理。

(2)对受损的35kVI段PT进行了检查试验与与投入前（2013年1月8日）交接试验报告上数据相比较发现A相一次侧直流电阻不合格，一次侧及二次线圈1a1n绝缘电阻值不合格； B相一次侧直流电阻不合格，绝缘电阻值偏低。试验报告如下：

安装地点 某变电站 运行编号 35kVI段母线PT产品型号 额定电压(kV) 制造厂家相别出厂日期 出厂编号A 12091133 B 12091134 2012.09 C JDZX9－35江苏靖江互感器厂有限公司12091132

A.绝缘电阻检测：

试验日期 2013-07-20 温度31℃湿度57%天气 阴使用仪表 S1—552智能兆欧表试验人员 XXX相 别 绝缘电阻（MΩ）AN（kΩ） 1a1n（mΩ） 2a2n（mΩ） dadn（mΩ）A 0 0.07 480 5200 B 5200 10000+ 260 1000 C 10000+ 10000+ 10000+ 10000+

B.直阻测试：

试验日期 2013-07-20 温度31℃湿度 57%天气 阴使用仪器 HCR3102A变压器直流电阻测试仪试验人员 XXX相 别直阻测试AN（Ω） 1a1n（mΩ） 2a2n（mΩ） d a d n（mΩ）A 101.9 100.4 140.6 78.63 B 1394 99.3 135.8 75.21 C 5861 98.63 140.6 73.64

(3)10kVI段PT现场检查设备受损情况，PT手车整体受损破坏严重，A、C相熔断器已经破碎，A相PT严重溢胶，且柜体内部经受高温，外表绝缘严重脱落，隔离挡板活门无法落下。由于PT破坏严重，无法进行检查性试验，无法现场恢复处理。

3.2 故障录波图分析

上图为2013年7月19日和7月21日某110kV变电站10kV和35kV侧电压互感器故障时波形。查看10kV综自报警信息，发现10kV线路发生间歇性单相接地.

铁磁谐振一般发生在中性点不接地系统中。不同的谐波都可能形成谐振条件，因此有不同的现象，按频率不同可分为：

(1)基波谐振。一相电压降低，另两相电压升高超过线电压；或两相电压降低，一相电压升高超过线电压，PT开口三角上有电压输出，发出接地信号；

(2)高频谐波谐振。三相电压同时升高超过线电压；

(3)分频谐波谐振。三相对地电压同时升高并做低频摆动。

根据2013年7月19日35kV故障录波文件分析, 10kV和35kV PT铁磁谐振为1/2分频。1/2分频谐振的激发条件大都是单相接地故障又突然消除的暂态过程。由于其起振电压较低，在一定电网条件下1/2分频谐振时最容易发生的,而且破坏力很强,也是互感器出现烧坏事故的主要原因。根据10kV自动化后台综自报警信息分析，10kV自系统曾发生单相间歇性接地，导致相对地电压突然升高，使得电压互感器励磁电流突然增大发生饱和，中性点发生位移，产生了严重的铁磁谐振过电压。

4 结论和建议

(1)分析判断几起35（10）千伏电压互感器爆炸都存在铁磁谐振现象，可能由于电压互感器产品裕度不足，导致爆炸。

110千伏新投变电站，目前系统参数可能处于易谐振边缘，可能由于电压互感器产品质量问题容易饱和，一旦出现系统接地等干扰因素，系统将出现铁磁谐振现象，造成电压互感器爆炸。

(2)为防止PT铁磁谐振应采取以下技术措施：

1)应对新35（10）千伏PT进行饱和特性测试。投运PT前应进行V-A特性试验，按照国家电网公司18项反措的要求，三相TV（PT）的V-A特性应一致，并在1.9倍额定相电压下，电流不饱和。这样在系统发生接地故障时，可有效地减少发生谐振的可能。

2)应对新35（10）千伏PT熔断器进行熔断能力试验，以避免运行时出现故障的几率。

3)排查所辖变电站35千伏及以下PT保险的型号、容量，把现有的PT保险全部更换为散热量好、热容量大、直径大及内部灭弧材料合格的保险。防止1相保险爆炸，冲击其他两相，事故扩大，造成三相短路。

3)加强设备质量监督，设计、采购、选择大欲度高质量的PT产品，提高PT过饱和能力和耐电流水平。

4)PT二次加装消谐装置.在10kV和35k V母线侧PT二次侧加装消谐装置。该装置检测PT开口三角电压，计算零序电压五种频率（3分频/17Hz、2分频/25Hz、工频/50Hz、3倍频/150Hz、5倍频/250Hz）的电压分量，若有故障发生则判断故障类型，如果是铁磁谐振则安装特定程序快速启动消谐元件予以有效消除谐振，并显示保存故障信息，同时给出报警信号。减少铁磁谐振对PT设备的破坏。

5)加装一次消弧线圈。根据运行经验，当10kV系统电容电流达到30A左右时，35kV系统电容电流达到10A左右时，应考虑加装预调式消弧线圈，并将消弧线圈处于过补偿状态运行。

6)加强35（10）千伏出线线路清障工作，消除系统单相接地故障几率，保障电网安全运行。