35kV电压互感器常见故障分析及总结张鑫鑫

35kV电压互感器常见故障分析及总结张鑫鑫

张鑫鑫

张鑫鑫

国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽市028000

摘要：电压互感器实际上为一个降压变压器，高压侧绕组并联接在电力系统中，其额定电压与所接系统的母线额定电压相同，低压侧并联接仪表、保护及自动装置的电压绕组等负荷。对于中性点非直接接地系统，电压互感器一般应有三个绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。两个主二次绕组一组为保护使用、一组为测量使用，额定电压均为100/V，辅助绕组电压为100/3V，用于产生零序电压的绝缘监测。为保证电压互感器正常工作，电压互感器高压侧一般装设熔断器，通过熔丝熔断提供保护，低压侧一般装设熔丝或空开，便于低压回路检修。

关键词：35kV电压互感器；故障；总结

引言

电压互感器是发电厂、变电站等输电和供电系统中不可缺少的一种电气设备，它的作用是把高电压按比例变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高压与电气工作人员隔离。但近年来，电压互感器在运行过程中，特别是35kV及以下的电压互感器，经常出现烧毁现象，直接影响了供电企业的供电可靠性。

1实例分析

某35kV变电站事故报警：35kVI母电压互感器故障。监控后台显示：UA为21．29kV、UB为16．13kV、UC为21．55kV、UAB为24．95kV、UBC为37．87kV、UCA为36．29kV、3U0为27．10V。此35kV变电站有311和312两条进线，8条10kV出线，35kVI母电压互感器主要向室内线路保护装置、监控后台以及电度表屏提供电网电压信息。

工作人员接到故障报警后，整理检修工具到达现场，首先用万用表测量电压互感器低压侧电压，结果显示UA为61V、UB为44V、UC为61V，排除了电压互感器低压回路故障的可能，随后工作人员将电压互感器停用，取下三相熔断器并量取其电阻，发现A相和C相两相阻值正常，但B相阻值近似无穷大，更换B相熔断器后，三相电压恢复正常，电压互感器正常运行，故障成功排除，但整体过程耗时过久，故障定位及排除效率较低，造成了较大的经济损失，不满足现代电力系统工作的可靠性及高效性要求。

2电压互感器故障特征分析

2.1电压互感器高压侧断相

在电力系统中，发生系统铁磁谐振、单相间谐电弧接地、电压互感器内部单相接地或者相间短路等故障，都可使电压互感器线圈产生过电流，引起高压侧熔断器熔断。当高压侧A相熔断器熔断后，由于三相五柱式结构中三相电磁回路相通，高压侧A相相电压UA存在感应电压，不会降为零，从而线电压UCA、UAB均降低，线电压UBC保持不变，低压侧零序电压的有效值低于30V。

2.2电压互感器低压侧断相

电压互感器低压侧回路发生短路时，可引起低压侧熔断器熔断。由于熔断器装设在电压互感器低压绕组与保护测量装置之间，若低压A相熔断器熔断，只会对保护测量装置的输入电压信号产生影响，而对开口三角零序电压3U0并无影响。因此A相相电压UA为0，相电压UB和UC保持不变。

2.3高压侧35kV母线单相接地

小电流接地系统中，经常会发生单相金属性接地，此时中性点发生偏移，对地具有电位差，故障相电压降为0，非故障相相电压对地电压升高槡3倍，三相之间的线电压仍保持对称，对负载供电影响较小，为保证供电连续性，一般仍允许运行2ｈ。当35kV母线A相发生金属性接地时，，即为非故障相相电压矢量和，电压矢量图如图1所示，可以看出接地后零序电压3U0为故障前UA的3倍。综上分析，将低压侧三相相电压和线电压以及零序电压的变化情况与故障类型进行总结，如表1所示。

图1开口三角电压矢量图

表1故障类型与低压侧电压关系

3仿真验证

3.1电压互感器高压侧断相

ATP仿真模型运行1s后，电压互感器高压侧A相熔断器熔断，仿真结果见图2。从图2（A）可以看出，低压侧A相电压1s后明显降低；从图2（B）可以看出，1s后低压侧线电压UAB和UCA明显降低；从图2（C）可以看出，1s后零序电压值明显升高。

图2电压互感器高压侧断相仿真结果

高压侧熔断器熔断后，A相电压由于电磁感应未降为0，从而低压侧A相相电压也并未为0，通过仿真实验可以看出，互感器低压侧UA有效值低于18V，UB和UC基本保持不变，UAB有效值为77V，UCA有效值为59V，UBC保持不变，3U0有效值为23．7V，此实验结果与表1分析值相符。

3.2电压互感器低压保护断相

ATP仿真模型运行1s后，电压互感器低压侧A相熔断器熔断。通过仿真实验可以看出，电压互感器低压侧A相熔断器熔断后，由于没有电磁感应的作用，UA为0，UB和UC基本保持不变，UAB和UCA有效值均为58V，UBC保持不变，3U0为0V，此实验结果与表1分析值相符。

结语

本文主要针对某35kV变电站电压互感器高压侧熔断器熔断故障现象，扩展分析小电流接地系统三相五柱式电压互感器三种常见故障特征。通过理论分析和仿真实验验证了分析和总结的可靠性，通过测量电压特征值对电压互感器运行状态进行监测并及时进行故障诊断，提高故障清除效率。

参考文献：

［1］司雪峰，栾立民，张军，等．35kV及以下电压互感器故障分析及改进措施［J］．电世界，2014（12）：28-29．

［2］林莉，何月，王军兵，等．中性点不接地电网单相接地时电压互感器损坏机理［J］．高电压技术，2013，39（5）：1114-1120．