摘要：对一起500kV主变35kV母线侧电磁式电压互感器在送电过程中发生的故障，进行了详细的分析，根据故障过程以及试验数据判断为电压互感器铁磁谐振所致，对类似故障的诊断以及避免此类事故的再次发生有一定的指导作用。
关键词：电磁式电压互感器；铁磁谐振；故障诊断
1、引言
在电力系统中，电压互感器将电网的高电压转化为低电压，以此来测量系统的电压、功率和电能，按照工作原理的不同，可分为电磁式、电容式以及电子式电压互感器。电磁式电压互感器的工作原理与变压器类似，即通过电磁感应将一次电压按比例变换成二次电压，一次与二次绕组之间无电的耦合，其主要由一次和二次绕组、铁芯、引出线以及绝缘结构等构成。
目前，电磁式电压互感器在我国电力系统中广泛使用，是电力输送中的重要设备，不仅为电网的安全运行提供监测便利，同时也为继电保护装置的正确动作提供参量。因此，保证电磁式电压互感器的正常运行对保证电网安全有着至关重要的作用。本文对一起500kV主变35kV母线电压互感器在复役操作过程中出现的故障进行了诊断，对避免此类事故的再次发生具有一定的指导意义。
2、故障情况
2017年3月31日，某500 kV 变电站1号主变复役操作，其35kV侧只带1号主变35 kV母线电压互感器，当合上1号主变 5021开关对主变进行充电时，主变两套保护装置告警，显示低压侧零序过压，35 kV 侧B相相电压为16.99kV，A相为48.47kV，C相为48.23kV，三相线电压基本保持正常。40分钟后，35kV系统电压恢复正常，随
后运行人员发现35kVⅠ母线电压互感器A相膨胀器冒顶。
故障电压互感器为充油型电磁式电压互感器，型号为JDX6-35，大连第一互感器有限责任公司生产，最高电压40.5kV，其在500kV主变低压侧经一组闸刀与35kV母线相连。
3、故障诊断
系统电压发生异常后，对电压互感器本体进行红外测试，图谱显示A、C相温度偏高，其中A相12.2℃，C相12℃，环温7.6℃，最高温升4.6℃，初步判断A、C相铁芯中励磁电流过大。
3.1 电气试验情况
在故障后，对该组电压互感器进行诊断性试验，主要项目包括：一、二次绕组直阻、一次绕组对二次绕组及地绝缘、二次绕组对地绝缘、一次对二次绕组电容量及介损试验（正接线法），试验数据如下：
从表1中可以看出，A相故障后一次绕组对二次绕组及地的绝缘电阻仅有0.75MΩ，基本可确定绕组绝缘已发生破坏或击穿，且二次绝缘虽满足规程要求（参照《国网状态检修试验规程》中对110kV电磁式电压互感器二次绕组绝缘例行试验要求：≥10MΩ），但与其它两相二次绕组绝缘值相比却明显偏低。
对三相电压互感器进行一次绕组对二次绕组介损及电容量、一次绕组直流电阻值测试，试验数据表明A相一次绕组主绝缘已发生破坏，且电容量相对于B、C相有约90pF的增量；另外A相一次绕组直阻相较于其它两相也有明显增长，增量约为650Ω。
3.2 绝缘油色谱试验
为了综合判断故障类型，利用便携式色谱仪及微水仪对三相绝缘油进行化验，A相绝缘油油中溶解气体组分均严重超标，其中总烃含
量为5576.003ul/l，H2含量为2349.548ul/l，C2H2含量为1825.329ul/l，此外油中微水含量为31mg/L，而B、C相各项数据均在合格范围之列。故障当天，昼夜温差大，空气湿度也较大，因此A相电压互感器绝缘油微水偏大不排除是由于膨胀器爆开后湿气进入绝缘油所致的可能。
4、设备解体情况
该电压互感器的铁芯由条形硅钢片叠成，为三柱芯式，在中柱上套有绕组，分一次、二次测量、二次保护、剩余电压。器身固定在下油箱上，在上油箱上装有瓷套、接线盒，为全密封结构。三相解体结果显示，B相设备无异常，C相膨胀器虽未膨胀，但其顶端有明显油迹，可能为设备内部过热产生大量油气，并由放气塞处喷出后凝结导致。而在A相电磁单元一次绕组处发现有明显放电点，其绝缘已遭受破坏。
结合故障发生时的情况以及现场试验、设备解体情况来看，本此故障应该为：35kV空母线带电磁式电压互感器发生基频铁磁谐振，造成A、C相电压互感器相电压升高，B相相电压降低，一段时间后，谐振结束，三相电压暂时恢复正常，而A相一次绕组绝缘因承受了过电压，绝缘强度不够而逐步减弱直至击穿放电，引发绝缘油分解而产生大量故障气体，最终造成A相冒顶事故。其主要理由如下：
1）在A相电压互感器本体发生故障前，35kV母线电压互感器三相电压虽异常，但未出现零压，故可排除单相接地或相间短路的可能；
2）B、C相电气试验及绝缘油化验数据合格，如若是A相绝缘不良，不会导致B、C相相电压异常，且若是绝缘不良，在运行电压其会逐渐恶化，不会发生之后的相电压恢复正常的情况，故可排除A相绝缘不良的可能；
3）通过解体检查，未发现除电磁单元一次绕组以外的放电点，二次绕组也未发现异常点；
5、结论
变电站35kV母线电磁式电压互感器与母线对地电容之间在开关分合闸、瞬时接地等电网扰动情况下，构成串联谐振电路，引发电磁式电压互感器铁磁谐振，主要现象有电压升高、电流增大等，严重时会造成设备爆炸等故障，对电网的安全运行有着极大的危害。因此，对存在此类型电压互感器的系统，在条件允许的情况下可更换为电容式电压互感器，若继续运行的，在日常运行维护中应注意采取以下措施防止铁磁谐振的发生：
1）对500kV主变进行充电前，先切除35kV母线侧电磁式电压互感器，待主变充电完成再投入电压互感器；
2）采用专用消谐装置以抑制谐振；
3）倒闸操作时，严密监视35kV母线电压，一旦出现电压异常，则立即改变系统运行方式，消除谐振条件；
参考文献：
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论文作者:沈国堂,张学友,王夕琛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/24
标签：电压互感器论文; 绕组论文; 相电压论文; 母线论文; 谐振论文; 故障论文; 电压论文; 《基层建设》2017年第11期论文;