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摘要：近年来，伴随我国经济的平稳发展以及城市化进程的快速推进，我国人民在生产生活中对于电能的需求量也在不断提高。这就对变电站的运行稳定性提出了更高的要求。电压互感器是变电站重要的电气一次设备,其设备质量和运行状态直接关系到电网的安全稳定运行。基于此，文章对变电站10kV电压互感器的运行故障原因进行了分析，然后提出相应的改进措施，以供参考。
关键词：变电站；电压互感器；故障分析；改进措施
1、10kV电压互感器运行故障原因分析
1.1四PT接线方式的运行特点
电压互感器运行中之所以会发生铁磁谐振,在于铁芯饱和,感抗变小,与线路对地电容的容抗相等。四PT接线区别于普通的接线方式,采用电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地,如发生单相接地故障,这四只PT各相绕组电压都保持在正常的相电压附近,降低了PT一次侧的电流,保持了接地指示装置对灵序电压幅值和相位的灵敏。接地时电压互感器中性点对地有相电压产生,而主PT仍处于正序对称电压之下,互感器电感并不发生改变,PT各相绕组保持相电压上,不再与接地电容并联,也就不会发生中性点位移,从而不会发生谐振,因此,四PT接线消谐效果显著。同时,四PT接线对抑制超低频振荡电流幅值也有一定作用。当10kV系统接地故障消失后,为了让电压恢复到正常范围内,健全相积累的电荷须经电压互感器(其中性点接地)对地放电。在这个暂态过程中会产生大电流,频率低,幅值大,极易造成高压熔断器熔断,甚至是烧损电压互感器。四PT接线方式中,因为零序电压互感器的电阻和高电抗,会使得当中性点经零序电压互感器接地后,抑制超低频振荡电流幅值,从而减少危害。
1.2电压互感器烧损原因分析
近年来，随着设备的更新改造,10kV设备已经基本实现无油化、小型化,10kV互感器采用环氧树脂浇注式。但此类型电压互感器的广泛使用,又带来了新的问题,当10kV线路单相接地运行时间较长时,系统中极易出现10kV电压互感器烧损故障,甚至殃及临近的开关柜,严重影响了电网安全稳定运行。其烧毁的主要因为为以下几方面：
(1)10kV电压互感器本身存在质量问题。由于产品设计、制造原因,导致电压互感器浇注质量不良、热极限输出容量不足等。绕组匝间绝缘降低,出现匝间短路而烧坏。电压互感器热极限输出容量绝大多数为300VA,容量偏小。
(2)开口三角型二次从侧需短接,若没有短接,励磁电流中的三次谐波就不能通过,励磁电流中基本都为正弦波,而其感应出的的一次二次电压中有三次谐波,这些三次谐波分量会通过一次、二次接地的回路对系统电压造成很大的影响。
(3)当系统发生多次线路接地故障时,极易出现超低频震荡电流,此时灵虚电压互感器将承受很大的电流,当容量不足时,极易发生烧损故障。
(4)接线错误。规程规定,电压互感器的二次绕组应有一点、且仅有一点永久性的、可靠地保护接地。若有两点接地,发生故障时可能使互感器烧毁。
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2、10kV电压互感器故障检测
(1)测量电压互感器的绝缘电阻,包括了极间绝缘电阻(采用2500V兆欧表,一般不低于5000MΩ)和低压端对地绝缘电阻(采用1000V兆欧表,一般不低于100MΩ)测量。将测试电阻与之前测量结果对比,若有明显下降,则表明其内部可能受潮或者瓷套有缺陷,应立即马上停电处理。
(2)测量电压互感器的介损tanδ及电容量。在10kV试验电压的tanδ值不大于下列数值：油纸绝缘0.5%,膜纸复合绝缘为0.4%。而电容值的要求为：(1)每节电容量在偏差不超过额定的-5%~+10%范围；(2)与出厂值相比,增加量超过+2%时,应缩短试验周期；(3)由多节电容器组成的同一相,任何连接电容器的实测电容值相差不超过5%。
3、10kV电压互感器运行故障解决方案
针对以上4个电压互感器烧损的原因分析,前3类电压互感器烧损问题都与电压互感器热极限输出容量偏小有关,在设备选型阶段需要解决。第4类问题在设计制造和调试验阶段能够解决。因此,在10kV电压互感器性能参数的选取上,可采取适当增大电压互感热极限输出容量,提高了电压互感器的过负荷能力,主要采取以下措施：
(1)提高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从常规的300VA,增加到400VA；零相电压互感器热极限输出容量从常规的300VA,增加到800或1000VA；
(2)将零相电压互感器复变比改为单变比,减少二次线圈数量。把电压互感器变比改为10/0.1kV,为增加热极限输出容量、减少电压互感器体积提供前提条件。
(3)改变电压互感器安装方式。由于电压互感器热极限输出容量的提高,导致互感器的体积有一定的增加,因此将电压互感器安装在电压互感器柜的下仓中,而不能安装在手车上。
(4)一次侧增加熔丝保护。凡是10kV电压互感器一次接线上没有安装熔丝的,增加熔丝保护,这样避免了系统接地故障电流增大后,不能及时切除,使电压互感器过热烧损的危险。
结语
四PT接线,增加了电压互感器各励磁支路的电感,减小了系统的零序等效电容,进而减小了电压互感器暂态过电流,四PT的励磁特性越好,对电压互感器暂态过电流的抑制效果越好。这样在不改变经典四PT接线基本原理图的基础上,一是适当提高主PT热极限输出容量(300VA提高到400VA),解决了中性点不接地系统长期接地运行“主PT二次开口三角短接回路,电容电流使开口三角绕组热容量不够而烧坏”问题；二通过大幅提高零相PT热极限输出容量(300VA提高到800VA或1000VA),来解决反复接地运行“超低频振荡过电流,烧损零序电压互感器”问题。使得上述运行难题得到了有效的解决。
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论文作者:蔡远华,苏伟,李建斌,陈炼,赵岚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/2
标签：电压互感器论文; 电流论文; 容量论文; 接线论文; 故障论文; 相电压论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第20期论文;