10kV电压互感器运行故障原因分析及改进措施

胡长春

摘 要：随着人们生活水平逐渐提高，对电力供应有了更高的需求。由于电力系统设备在实际的运行中，受雷电、大风、暴雨等自然环境和施工、车辆等外力破坏以及电力设备制造水平、维护管理等因素的影响，将会导致电力设备运行异常，出现低电压或者被迫停电的现象，严重影响人们的生活。因此，该文选取对人们供电影响最直接的10 kV电压互感器运行中出现的故障进行深入探究，并提出相应的解决策略，以期能够减少对电力系统正常运行的影响因素，确保电力供应。

关键词：10 kV；电压互感器；运行故障；改进措施

中图分类号：TM451 文献标志码：A

电压互感器作为重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器作为一种公用的电力设备，无论是电压互感器本身出现故障或是其二次回路出现问题，都将严重影响电力系统的正常运行。因此，确保电压互感器以及其二次回路的稳定运行具有重要意义。

1 10 kV电压互感器中的问题

1.1 电压互感器

电压互感器，简称PT，主要是由铁芯、绝缘材料、一次绕组、二次绕组共同组成的电器元件，以电磁感应定律为基础原理，以给继电保护装置和测量仪表供电为主要目的，将高电压变换成标准的低电压，实现二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面的有效隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。

1.2 电压互感器常见运行故障

主要包括：低压熔断器熔断、悬浮电位放电、互感器内部绝缘损坏、过热性故障、中性点非有效接地系统三相电压指示不平衡、过热性故障、绕组N（X）端接地接触不良、高压熔断器熔断和电弧放电等。

2 分析10 kV电压互感器运行故障产生的原因

除10 kV开关柜运用四PT接线模式，可以将铁磁谐振和超低频振荡电流加以抑制外，10 kV电压互感器运行故障的原因分析主要有4点。

2.1 10 kV电压互感器质量不过关

由于不同厂家电压互感器制作因素、产品设计因素等，致使电压互感器浇筑质量不过关、热极限输出容量不足等问题。绕组匝间绝缘有效降低，导致匝间出现短路现象甚至被烧坏。电压互感器的热极限输出容量通常为300 VA，容量相对较小。

2.2 开口三角形二次侧未短接

一旦缺少短接，则励磁电流中存在的三次谐波便无法通过，励磁电流中通常为正弦波，但感应出的一次二次电压中存在三次谐波，这些三次谐波分量将通过一次、二次接地回路，严重影响系统电压。

2.3 长时间接地故障

系统出现多次线路接地故障，容易造成超低频振荡电流的现象，使电压互感器承受极大的电流，导致容量不足的现象发生，进而烧损电压互感器。

2.4 接线出现错误现象

按照相关规定，电压互感器的二次绕组应保证有一固定点永久保护接地。如果出现两点接地，则极易造成故障烧毁电压互感器。

3 一起10 kV电压互感器二次线烧毁案例剥析

3.1 故障发生经过

2013年3月22日11时10分，调度监控人员发现110 kV**站10 kV母线电压消失、直流电源消失。运维人员到达现场发现10 kV一段母线PT二次线烧毁，直流空开跳闸，直流电源消失、无法遥控操作。现场手动打跳1号主变总路901、2号主变总路902、10 kV*曲线911、*跑线913、*河线914、电容器91C断路器。断开10 kV开关室直流电源环网空开，恢复10 kV二段上开关柜直流电源。现场检查10 kV二段开关柜及母线无异常后，试送2号主变总路902断路器成功，不带母线PT恢复10 kV二段母线及2号站用电。调度通过方式调整，转移10 kV*曲线911、*跑线913、*河线914 3条线路负荷。

3.2 故障原因分析

（1）故障录波，如图1所示。

（2）从录波图上可以看出，2013年3月22日10时41分02秒345毫秒，10 kV三相电压不平衡，其中A相降低（且反复变化），B＼C相升高，从而产生较大零序电压，其表象为10kV回路上有非金属性接地故障（与10kV线路上有树竹倒在A相导线上相吻合）。整个故障一直延续至11时09分56秒，共计大约29 min，直到PT二次线烧毁，无法继续采集电压。

（3）对PT绝缘检查未发现问题，但在二次线查找中发现接线有错误，误将PT二次线的开口电压L＼N接反。由于10 kV一段母线PT二次线已全部烧毁，因此以10 kV二段母线PT二次接线进行分析。

①正确接线示意图2。

②现场错误接线示意图3。

图3中共有2处错误：

①10 kV二段母PT柜端子排中零序电压回路的L640与N600在通过电缆接至PT并列柜端子排时，芯线交叉。

② 10 kV二段母线PT柜端子排中零序电压的N600与母线电压的N600在开关柜短接。不符合反措15.7.4.2条的要求，应分别引至PT并列屏后一点接地。

注：国家电网十八項反措第15.7.4.2条：来自开关场电压互感器二次的4根引入线和电压互感器开口三角绕组的2根引入线均应使用各自独立的电缆。

这两处接线错误，直接造成PT开口三角形二次电压短路。

从图3中可以看出，由于接线错误，1母PT零序电压回路处于短路状态。根据电压互感器二次不能短路的特性，正常运行状况下、零序电压接近于零值，二次回路上产生的电流不大，无法表象出来；在故障情况下，如线路有接地故障时，三相电压不平衡，有较大零序电压产生，将在PT二次回路上产生非常大的电流。由于此次接地故障持续约29 min，二次线在短路电流的作用下长期发热，从而烧毁二次线。

（4）由于二次线烧毁还引起直流短路，导致10 kV开关室直流电源总空开跳闸，直流电源消失，10 kV断路器无法遥控分闸操作。

4 探究10 kV电压互感器运行故障解决策略

按照以上4点故障原因的分析和这起案例的剥析，我们可以清楚的看到，电压互感器烧损问题与电压互感器的热极限输出容量偏小有着密不可分的关系，应该在电力设备选型初期解决；电压互感器二次接线问题应该在二次回路设计以及调试验、验收时期进行解决。因此，主要运用措施如下：

（1）提升电压互感器热极限输出容量

主电压互感器热极限输出容量，可以从常用的300 VA增加至400 VA；零相电压互感器热极限输出容量可以从常用的300 VA增加至800 VA～1 000 VA。

（2）将零相电压互感器复变比转换为单变比，并减少二次线圈数量

将电压互感器的变比更改为10 kV/0.1 kV，确保热极限输出容量以及电压互感器体积能够有效减少等。

（3）改变电压互感器的安装方式

应将电压互感器安装在互感器柜下仓中，而非安装在手车上。

（4）快速处理接地故障

10 kV系统发生接地故障时，调度监控人员应与变电运维部门及时联系和配合，对接地类型、接地线路、接地设备进行准确判断，及时消除接地故障，避免长时间接地运行，烧毁电压互感器。

（5）严把验收关

各级验收人员应严格按照电压互感器竣工验收标准，逐项检查验收二次回路、一次接线，确保电压互感器一、二次接线正确。

5 结语

综上所述，10 kV电压互感在维持电力系统的稳定运行具有重要的意义，因此，应高度重视10 kV电压互感器运行存在的故障，并且应合理查找出相应的解决策略。例如，提高电压互感器热极限输出容量、改变电压互感器的安装方式、严格验收把关等，以便于合理解决电压互感器中存在的故障问题，确保电力系统的稳定运行，为人们工作与生活用电保驾护航。

参考文献

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