摘要：电压互感器是一种内阻极小的电压源，其二次侧短路时将产生很大的短路电流，造成电压互感器本体及相关二次回路中的元件损坏，并导致相关二次设备失去电压判据不能正常工作。如何及时准确判明并正确处理电压互感器二次侧短路故障是电气二次工作者常遇到，但又很棘手的问题。本文结合一起750kV电压互感器开口三角B相绕组间歇性接地，引起C相绕组短路故障查找及处理过程，列举了查找故障的典型方法，针对新建、改扩建和运行维护过程中可能导致电压回路短路的情况提出了防范措施。
关键词：电压互感器；次短路；开口三角；故障分析；事故反思
1 故障现象
2015年08月10日某电厂安全稳定装置A、B屏、机组零功率保护间歇性报“主变高侧电压互感器PT断线”，故障录波器频繁启动。主变高压侧电压互感器接线如下图1：
2 检查过程及原因分析
经检查故障时用于测量的第一绕组，三相电压平衡，电压为57.7V；第二、第三绕组用于保护，故障时保护屏上采样如下表：
图2为开口三角绕组接线。PT端子箱处测开口三角电压101V，且该绕组B相尾端b-、C相头c+和尾端c-连接的二次线温度高达60度，测电流均为39.8A，对三相电压互感器红外成像发现A、B相二次接线盒处温度为16度，C相电压互感器温度最高点为二次接线盒处，温度为22度。我们从最严重的异常现象，开口三角接线流过大电流，温度高大60度出发，并结合第一绕组电压正常，第二、第三绕组异常相不同相，判断故障不可能出现在一次设备。从开口三角流过大电流说明大电流流经的回路存在短路，图2中1点所在线为B相本体到PT端子箱、2点所在二次线为C相本体到PT端子箱，正常开口三角N600接地，如果开口三角回路再有一点接地，将会导致部分绕组被短路而产生大电流，从1、2点均流过大电流且C相二次接线盒处温度比其他两相高判断应该是C相绕组被短路，从图2中可以看出，只有在b-点发生接地时经N600的接地将C相绕组短路。从端子箱端子排上打开到C相本体的二次接线，破坏C相绕组的短路回路，故障消失。为进一步明确故障点位置，对开口三角回路进行测试：Ua+a-=100V，Ub+b-=101V，Uc+c-=101V，从测试数据看开口三角各相绕组电压均在100V，可以排除接地点在电压互感器本体二次绕组内部的可能，另外开口三角电压虽接到保护屏，保护逻辑中没有启用，只有故障录波器使用，经过以上处理可以保证电压互感器安全运行，并避免一起机组非计划停运或主设备损坏事故。
2015年10月11日机组停运检修，对异常的主变电压互感器进行专项检查。在电压互感器B相本体接线盒内二次电缆穿线管口有向外壳放电痕迹，打开二次接线绑扎带，发现电缆穿线管内靠近管口最外层有根接线外皮烧损并断裂。经核查此线为开口三角b-端至端子箱电缆线，这与运行中分析完全吻合。下图为开口三角B相本体在接线盒内检查时照片。检查时发现B相本体接线由于穿线管下部地面地基轻微下沉，接线盒内二次线与二次线上绝缘护
套整体向穿线管内下移，致使穿线管口二次线缺失绝缘防护。另外，接线盒上绝缘护垫靠近b-电缆线处绝缘老化破损使接线直接与接线盒金属外壳接触，长期磨损引起绝缘损伤放电，出现故障时间歇性报“主变高侧电压互感器PT断线”。对B相本体所有接线绝缘检查只有b-电缆线绝缘不合格，其它接线绝缘良好，更换备用芯处理并对接线盒穿线管绝缘处理后恢复正常。
3 事故反思
本次电压互感器二次短路故障经过两次间隔2个月时间，利用停机检修的机会处理得到彻底消除。本次设备异常事件暴露出施工工艺、调试验收、检修维护等多方面把关不严的问题。为保证超高压电压互感器安全稳定运行，避免出现类似事件，我们运行检修部门应从以下各方面进行严格把关：
3.1 从图纸设计、施工工艺把关，让电压互感器无隐患投运
设备选型及二次图纸设计中，要注意电压互感器的变比分接头的位置和极性要符合规定，电压互感器各级熔断器、二次回路断路器配置要适当，确保运行中二次回路短路、接地时能可靠熔断、跳闸且不越级。特别要注意施工工艺：电压互感器本体及端子箱安装地面的地基土质合格，地基坚固，否则运行中地基下沉引起本体拉裂，二次线受力绝缘损伤；接线盒内二次接线柱与底座固定牢固，二次电缆头必须伸出接线盒，接线盒与电缆穿出位置要有可靠的绝缘防护措施，二次线表皮不得有损伤，标号清晰正确、走线整齐，留有裕度；压接时导线应打圈，打圈方向与螺纹方向一致。必须有平垫和弹垫，且将弹垫压平导线圈不得超出垫片，接线盒电缆入口用防火材料封堵严密，接线盒盖密封良好具有防水、防尘功能。
3.2 从投运前调试验收把关，消除电压互感器二次回路接线不规范隐患
运行中电压互感器故障检查，二次电压采样值是个重要判据，但二次回路错误接线，接地点不规范、反措执行不到位等问题，在故障时获取的采样值信息与故障理论分析不吻合，给故障分析判断带来不必要的难度，甚至误导判断。所以在新建、改扩建过程中电压互感器二次回路接线正确性检查尤为重要。多组电压回路供给不同装置使用时，容易形成绕组短路、不同绕组连通、电压并列和返送、N600 多点接地等问题。不同绕组间回路独立性的检查，稳妥的做法是在 PT接线盒内电缆芯上，按照电压绕组独立加电压，并测其他电压回路无电压，从而确保电压回路各自独立。不同绕组间连通、各绕组接地点独立、绕组绝缘的检查，推荐方法是逐一仅将某一绕组的电压回路独立出来不接地，其它回路可靠接地，检测不接地绕组的对地电阻，同时也检测了本组对所有其它回路的绝缘情况。
3.3 从检修维护把关，电压互感器二次回路接线检查不留死角
由于750kV电压互感器本体接线盒离地面8米多高，给接线检查带来一定难度，有时疏于检查。此次事故警醒维护人员，电压互感器本体接线置于室外，长期风吹日晒绝缘防护材料容易老化。本体接线盒内设备工况要进行定期检查，发现有损伤及时处理，对二次线绝缘检查进行记录备案，以便历年比对，发现绝缘有明显下将趋势，要查明原因，采取措施。
3.4 收集准确的故障信息才能快速消除故障
对电压互感器二次回路的故障要准确判断、及时处理，可以避免损坏电气一次设备、机组被迫非计划停运的事件。处理中如何抓住关键点、尽快消除故障，需要维护人员熟练掌握电压互感器工作原理，一次、二次回路各种异常、故障时二次侧各绕组的采样值变化特征，温升、异音等特点准确判断。如果本次事件中没有及时判明原因，分析清楚故障点，判断时间过长，故障持续时间长电压互感器将会损坏，判断误以为一次设备故障，将会导致被迫非停。另外设备停运检查没有针对性，停运后检查的难度犹如大海捞针，为此带来的损失可想而知。
4 结束语
电压二次回路故障常常发生于一瞬间，避免故障的重点在于确保施工质量，严格履行验收试验规程，并提高维护人员的技术水平。实践表明，在设备新安装或定检时，对电压回路、设备和工艺进行细致的检测和验收，编制详细的交流回路台帐，从技术和管理两方面同时重视电压回路可能存在的问题，是避免类似故障的最有效途径。
作者简介：
刘耀辉（1976-），男，本科，工程师，从事电力系统自动化工作。
论文作者:刘耀辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
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