20 kV及以下电磁式电压互感器模拟运行状态试验的运用

蒋文彬，龚双建(华能湖南岳阳发电有限责任公司，湖南岳阳414002)

20 kV及以下电磁式电压互感器模拟运行状态试验的运用

蒋文彬，龚双建
(华能湖南岳阳发电有限责任公司，湖南岳阳414002)

研究了通过对电磁式电压互感器进行模拟运行状态的加压试验，根据试验数据快速有效的判断电磁式电压互感器的绝缘状态和负载性能是否良好，二次回路是否正常，从而为设备能否安全可靠投入运行提供了有力的参考依据。

电磁式电压互感器；模拟运行；绝缘性能

电磁式电压互感器是火力发电厂重要的电力设备，某电厂20 kV及以下电磁式电压互感器，运行中曾发生过发电机出口20 kV电磁式电压互感器匝间短路导致机组非停的事故，在查找故障以及后续的电磁式电压互感器检查中，首创运用了通过模拟电磁式电压互感器运行状态的试验来快速有效判断其绝缘状态是否良好的方法，有效补充了现行文献〔1〕《电力设备预防性试验规程》的不足，增强了预防性试验方法的灵活性和多样性。

1 电磁式电压互感器的原理及结构

1.1 工作原理

电压互感器简称TV，是将一次(高压)侧交流电压按照额定电压比转换成可供电测仪表、继电保护装置或者控制装置使用的二次(低压)侧电压的变压设备；其工作原理与电力变压器相同，见图1〔2〕。在一个闭合的铁芯上，绕有一次绕组和二次绕组，其绝缘强度要求和同电压等级的变压器大致相同。电压互感器的一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数很少。工作时，一次绕组接入供电系统的一次电路中，而二次绕组接仪表测量回路、继电保护回路。二次绕组的额定电压一般为100 V或100/3 V。

图1 电磁式电压互感器原理图

1.2 绝缘结构

电磁式电压互感器，主要有油浸纸绝缘和环氧树脂固体绝缘两种。目前多数20 kV及以下的互感器多采用固体绝缘浇注式，受浇注材料及工艺的影响，在浇注过程中很难做到完全消除气泡，由于TV内部层间、匝间含有气泡的数量、大小具有很大的分散性和不确定性，因此随运行时间的不同，TV发生局部放电导致匝间短路的时间也不同，气泡越小、越少安全运行的时间就越长〔2－4〕。

2 电磁式电压互感器的试验项目

为判断电磁式电压互感器绝缘性能是否良好，能否安全可靠投入运行，按照文献〔1，5〕要求，应对互感器进行交接和预防性试验，其项目主要有:绕组绝缘电阻、绕组直流电阻、绝缘油、交流耐压、局部放电测量、空载电流、电压比等试验。

3 电磁式电压互感器模拟运行状态试验的运用

3.1 模拟运行状态试验的目的和方法

发电机出口TV由于绝缘老化或故障原因，一旦发生绕组匝间短路故障，将导致发电机定子接地保护动作，其故障查找较为困难，常规试验手段也难以准确发现故障点，针对TV匝间问题常用的较为有效的手段为局放试验和三倍频耐压试验〔2〕，但受现场环境制约和试验设备限制，需将TV拆回实验室测量，甚至需要送至有资质的检验单位进行检测，耗费人力财力和耽误时间，影响机组的投运，往往造成较大经济损失。

模拟运行状态试验的目的:检查TV一、二次绕组的绝缘状态，判断匝间绝缘是否存在问题；检查互感器带负载能力及负载是否正常；检查二次回路接线是否正确。

互感器模拟运行状态试验的方法:用试验变压器、电流表、电压表、二次负载及其监测设备，对电磁式TV进行零起分级升压至额定运行电压，见图2。在各点电压下记录TV高压侧电流、电压，TV二次侧电流、电压，保护屏上二次测量回路上的电流、电压，比较同类型TV各点试验电压下的试验数据，数据稳定且无明显变化者判断为合格。

图2 现场零起升压试验接线

3.2 模拟运行状态试验的运用

1)判断绕组匝间短路以及TV负载能力的实际运用

2013年1月14日，该电厂3号发电机运行中发生定子100%接地保护动作，导致机组跳闸。经过一系列检查和试验，发电机试验正常(绝缘、直阻、交直流耐压均合格)，发电机中性点变压器试验正常(绝缘、直阻均合格)、20 kV封闭母线交流耐压试验正常、20 kV避雷器试验正常(绝缘、直流泄漏均合格)、发电机出口TV绝缘、直阻试验正常，单元变、主变绝缘试验正常，常规试验方法已经无法明确判断故障点。根据以往系统出现的问题和25项反措说明，怀疑为发电机出口TV匝间短路引起。由于无原始试验数据，无法比对TV空载电流试验，且当时无局放仪和三倍频耐压试验装置，为了快速有效找出故障点，尝试通过模拟TV运行状态试验来进行检测。当试验至编号05J－04的TV时，电压仅加至900 V，试验变压器输入电流已超过10 A，导致试验变压器保护跳闸。再将其它正常TV的同类二次负载换至该TV，现象依旧，由此判断该TV存在匝间短路现象。

1月20日，更换新TV，当试验至编号13J－01新TV时，电压仅加至3 000V，试验变压器输入电流超过15 A，试验变压器保护跳闸，更换负载，现象相同，由此判断该TV也存在问题。解除TV负载，该TV空升至额定电压正常，带上负载故障复现。该TV出厂试验报告合格(感应耐压200Hz，65 kV，15 s局放28.8 kV/16.6 kV放电量25/10 pC)，更换前进行了从一次侧感应耐压后的降压过程中的局放测量(1.2 Um/3，即16.6 kV)，局放11.8 pC，正常。根据试验结果判断该TV带不起负载，初步认为其铁芯存在易饱和问题或低压绕组还是存在轻微匝间短路。

此后新投运TV不仅按规程项目做好交接试验，而且应该实施模拟运行状态试验测试。实际工作和案例证明该试验方法简单、有效，可操作性强，能够快速有效地判断电磁式电压互感器的绝缘及负载性能。2016年，在另外两机组检修中，运用该方法对发电机出口TV进行了运行状态的模拟，确保了发电机重要附属设备的安全可靠性，也为电厂节约了检修资金，创造了一定的经济效益。

2)判断二次回路接线是否正确的实际运用

2014年5月，该电厂继电保护人员发现3号发电机故障录波电压波形异常，存在零序电压，且三相波形不平滑存在三次谐波，电压采样于6 kV U3A段，怀疑6 kV U3A段母线TV存在异常。对母线TV实施模拟运行状态试验，发现任何一相施加电压时，发电机故障录波三相电压显示同时都有波形，只是波形和幅值三相不一致，由此判断互感器二次回路出现异常。用220 V调压器单独在二次端子排上分相施加57 V电压，各相波形正常，从而确定了故障录波仪至二次端子排回路无故障。后经仔细排查二次回路系统，发现TV小车与二次回路连接用的插把线内部N端子开焊断开，造成保护二次回路N端子未接地。当模拟运行状态试验时，通过N线将电压串至其它两相，造成故障录波仪在单相试验时出现三相同时都有波形。修复焊点后试验正常，投入运行后零序电压消失，三次谐波消失，三相波形正常。

4 结论

电磁式电压互感器模拟运行状态试验的运用，有效补充了现行预试规程对TV交流耐压、局放和空载试验的不足之处，该方法现场可操作性强，节约资本，能够快速有效判断TV是否存在匝间短路、负载能力是否正常，保护二次回路接线是否正确，TV能否安全投入运行，同时也为排查设备故障提供了新的试验手段。

〔1〕中华人民共和国电力工业部.电力设备预防性试验规程: DL/T 596—1996〔S〕.北京:中国电力出版社，1997:46-48.

〔2〕陈天祥，万寅仲，海世杰.电气试验(第2版)〔M〕.北京:中国电力出版社，2010:139-140，148-149.

〔3〕李建明，朱康.高电压设备试验方法(第2版)〔M〕.北京:中国电力出版社，2005:178-184，298-317.

〔4〕陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术〔M〕.北京:中国科学技术出版社，2001:390-392.

〔5〕中华人民共和国建设部，中国电力企业联合会.电气装置安装工程(电气交接试验标准):GB50150—2006〔S〕.北京:中国计划出版社，2006:24-27.

Application of the Simulated Operation State Test of Electromagnetic Potential Transformer w ith 20 Thousands Volts and Below

JIANGWenbin，GONG Shuangjian
(Huaneng Hunan Yueyang Power Plant Co.Ltd.，Yueyang 414002，China)

This paper analyzes the simulated operating state test of electromagnetic potential transformer.The test results are used to estimate the electromagnetic potential transformer's insulation property，load performance and proper functionality of secondary circuit.It can provide good reference to the transformer's operation condition.

electromagnetic potential transformer(TV)；running condition imitation；insulating property

TM451

B

1008-0198(2017)03-0034-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.03.009

2016-10-11

蒋文彬(1970)，湖南浏阳人，从事绝缘技术监督工作。