摘要：本文介绍了两起110kV组合电器中电压互感器的故障情况，对故障现象进行了分析，总结这两起类似故障发生的原因，对设备制造厂及电网企业提出了一些建议。
关键字：组合电器；GIS；电磁式电压互感器；气体绝缘电压互感器
0 引言
六氟化硫组合电器以其结构紧凑、防污性强、维护量小等优点，近年来在城市电网建设中大量采用。但由于运维经验不足，且近年来电网电缆化率越来越高，原有在产品设计制造和安装过程中的试验项目不够完善，不能完全体现出组合电器的实际性能。下面，介绍两起110kV组合电器中电压互感器的故障。
1 故障案例一
1.1 故障情况
某110kV变电站110kV侧为线路变压器组接线方式，采用组合电器设备，线路停电施工完成后，送电时发生故障跳闸，距离Ⅰ段、零序Ⅰ段保护动作，A相故障，故障电流4776A。故障后检查组合电器，对线路电压互感器气室进行气体分解产物检测，测出罐体内硫化氢含量43.7ppm，进一步对电压互感器进行诊断试验，A相一次绝缘0.5 MΩ、初级线圈直流电阻偏大、空载试验均异常。B、C相试验正常。
1.2 解体检查
对故障设备解体检查，罐体内：六氟化硫气体分解生成物堆积，A相部件附近的罐体壁面有电弧痕迹，见图1。
绝缘盆子及A相接触导体：绝缘盆子表面有电弧融化物附着，A相导体联接用的弹簧已无，见图2。
图1 罐体内部情况 图2 绝缘盆子及A相接触导体
A相部件：一次线圈向筒壁方向有较大位移，高压保护罩有电弧痕迹，下侧高压保护罩脱落，一次、二次线圈表面有电弧痕迹，见图3。
图3 A相线圈
B、C相部件：未见明显异常。
2 故障案例二
2.1 故障情况
某110kV变电站110kV侧为线路变压器组接线方式， 110kV线路停电施工玩抽，送电过程中零序过流保护动作，A相故障，故障电流6000A。检查该变电站组合电器，测出线路电压互感器罐体内六氟化硫中二氧化硫含量达128.7ppm，对电压互感器进行诊断试验，A相一次绝缘0.4MΩ、初级线圈断路、空载试验均异常。B、C相试验正常。
2.2解体检查
对故障设备解体检查发现，罐体内：六氟化硫气体分解生成物堆积，A相部件附近的罐体壁面有电弧痕迹。
绝缘盆子及A相导体：绝缘盆子表面有电弧融化物附着，A相导体联接用的弹簧已无。A相部件：一次线圈向C相方向有较大位移，高压保护罩有电弧痕迹，一次线圈、二次线圈表面有电弧痕迹，见图4。B、C相部件：未见明显异常。
图4 A相线圈
3 原因分析
由现场解体情况可见，两起故障罐体内部状况极为相似，均为A相线圈发生较大位移，与壳体发生严重发电。案例一中A相线圈向外侧发生位移，案例二中A相线圈向内侧发生位移。结合故障前后的运行情况，故障发生于线路停电检修以后的送电瞬间，在线路停电检修之前的运行正常，线路检修期间没有对电压互感器和避雷器进行预防性试验，因此故障发生在线路停送电的操作过程。由于设备在运输、安装过程中，受到冲击且未能发现的概率很小，两台同型号设备均发生类似情况的概率更是微乎其微。
由于该型电压互感器A、C相一次线圈为平行布置，线圈在通过较大电流时会产生很大的电动力。通过查阅电网线路信息发现，这两组110kV出线均为电缆，长度分别达到6.38km、7.17km，停电时电缆的残余电荷需通过线路电压互感器的一次线圈流入大地，该过程电流很大，足以使线圈产生一个巨大的电磁冲击力。
通过对同类型产品进行机械应力试验，该产品能够承受的破坏负荷平均为1400N。应用EMTP建模计算，以1000mm2电缆的一般对地静电容量0.25μF／km作为参考进行估算，5km长度的电缆在停电操作的瞬间，A、C相线圈间最大可产生1600N的电磁作用力。由于电流的流向原因产生斥力或引力，线圈位移后不满足绝缘距离，送电时发生放电。
4 结论及建议改进措施
通过以上分析，该故障是由于线路停电时长电缆的残余电荷放电导致电压互感器内部线圈发生位移，内部绝缘距离发生破坏，在设备送电瞬间发生严重放电。
由于该型产品的内部线圈为“川”形布置，不利于设备的动稳定，建议内部布置形式调整为“Y”形或“△”形（如图5、图6），能够有效减少电动力对线圈的影响，并且在线圈的固定方式上采取加强措施，增大线圈抗位移能力。
图5“Y”形布置型式 图6“△”形布置型式
5 结束语
电网复杂的运行环境以及快速的发展给电力设备带来了严峻的考验。由于短路承受能力试验、额定雷电冲击试验及操作冲击试验仅在型式试验时进行，并不对每一台设备进行验证，且该故障极有可能是电磁力冲击的累计效应，故在试验时很难发现这类隐性问题。另外，目前组合电器的典型设计为线路电压互感器与避雷器采用同一断口，在交接或例行试验的时候难以对电压互感器单独进行工频耐压考验。
由于试验手段很难全面反应设备在复杂电网运行环境下的各类性能。制造厂应充分考虑电网运行环境下的复杂工况，在设计过程中应充分考虑设备的长期动热稳定性能，在设备生产制作过程中加强质量管控，各项试验应严格按要求进行。当然，电网企业在设备选型时也应适当考虑为电网发展留有裕度，也要考虑将重要型式试验进行抽检。
参考文献：
[1]GB1207-2006 电磁式电压互感器[S].
[2]DLT 617-2010 气体绝缘金属封闭开关设备技术条件[S].
[3]杜晓平.气体绝缘组合电器（GIS）事故原因分析及建议.绝缘材料，2009.42（3）.
[4]梁之林，朱大铭，张英杰，于全福.两起GIS组合电器事故原因分析及建议[J].电力设备，2007.07.
[5]苏凤飞，高鹏，周浩.几种电压互感器典型故障类型分析[J].陕西电力，2014.01.
[6]刘凡远.电压互感器原理与故障分析[J].湖南农机，2011.07.
[7]张德文.110kV变电站电压互感器故障原因研究[J].科技传播，2012.06.
论文作者:顾寅,缪金
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/8
标签：电压互感器论文; 线圈论文; 故障论文; 组合论文; 电弧论文; 线路论文; 位移论文; 《基层建设》2019年第23期论文;