一起由电压互感器故障引起的母线接地故障的试验分析

摘 要：运行中的电气设备发生故障后，在现场及时的对设备进行电气试验，是查找故障原因，辨别设备的健康状态，判断其能否继续运行及初步制定下一步检修方案是很重要的一环。目前对电气设备进行的一些常规绝缘预防性试验项目对防止事故固然起到了一定作用，但单纯依靠这种常规的试验方法检出设备缺陷有它的局限性。

关键词：电压互感器；母线接地故障；试验分析

中图分类号：TM711 文献标识码：A

本文阐述了一起故障现场采用非常规的试验方法快速判断电压互感器故障，并取得显著成效的实例。

一、故障现象

我公司所属110kV变电站10kVⅠ母发生接地现象，A相电压：10.2kV、B相电压：10.2kV、C相电压：0.4kV。变电运维人员将10kVⅠ母所有馈路进行推拉试验后，接地现象仍未消失，初步判断非线路接地。

二、故障排查

该变电站10kVⅠ母停电后，检修人员现场进行检查未发现设备异常，10kVⅠ母电压互感器一、二次保险未熔断。对10kVⅠ母进行绝缘电阻测试（10kVⅠ母为封闭式金属铠装柜），试验数据合格；随后进行10kVⅠ母耐压试验也正常。变电运维人员将10kVⅠ母、10kVⅠ母电压互感器转运行后，10kVⅠ母线电压显示C相还是有接地现象，分析判断为10kVⅠ母C相电压互感器存在故障。

三、电压互感器的试验过程

10kV I母电压互感器型号为UNE10，额定绝缘水平：12/42/75kV，额定电压比：10000/√3、100/√3、100/3V，极限输出：600VA，a、n：100/√3V、30VA、0.2级，da、dn：100/3V、50VA、3P级，2001年1月生产。经检查，C相电压互感器其表面正常，无烧灼、裂纹等异常情况，鉴于以上情况，判断可能是电压互感器内部出现异常，试验人员在现场进行以下试验，数据如下：

（1）绝缘试验：一次绕组对二次及地绝缘电阻：100000MΩ；二次绕组对一次及地绝缘电阻：2000MΩ；

（2）直流电阻试验：一次绕组直流电阻：1.240kΩ（交接试验数值为1.246 kΩ）；

（3）变比试验：一次绕组对a、n，测量变比为99.89，（额定变比为100）比差为-0.4%；一次绕组对da、dn，测量变比为173.1，（额定变比为173.2）比差为-0.7%。

（4）交流耐压试验：升压42kV，耐压一分钟，无异常，试验通过。

出乎意料的是：该电压互感器一二次绕组绝缘电阻、直流电阻值、变比、交流耐压试验数据均符合试验规程的要求，同历史数据相比无明显变化，并没有出现异常结果。由于试验现场所带仪器有限，又考虑到电压互感器引起母线电压的异常，决定用工频耐压仪模拟运行中的情况，给电压互感器施加一个运行中电压。

（5）加压试验具体方法：电压互感器一次高压端加压，高压尾N接地，在二次侧a、n端接万用表测量二次输出电压。在试验加压过程电流明显增大，二次输出电压很低，一次侧电压升至4kV时，控制箱过流保护动作（过流整定15A），跳闸。由此可以判断出：此C相电压互感器内部存在故障，是导致母线接地的原因，在更换了电压互感器后，母线电压恢复正常。

（6）励磁特性试验。在试验车间，试验人员又对更换下来的故障电压互感器进行了励磁特性试验，加压绕组为二次绕组a、n，一次绕组开路，一次绕组高压尾端接地。同现场的加压试验相似，车间进行励磁特性试验时，当二次电压缓慢升高时，励磁电流迅速增大，二次加压2.2V，二次励磁电流0.77A；二次加压30V，二次励磁电流15A，当电压加至60V，换算至高压侧为60kV）时，电流上升至24.37A（换算至高压侧为0.24A）约为正常电压互感器的50倍。

四、试验数据分析

从以上试验数据可知，该故障电压互感器主绝缘及二次绝缘良好，直流电阻与往年比无明显差异，变比试验正常，从一次侧加电压和励磁特性试验数据异常情况来看，应为C相电压互感器高压侧线圈存在闪络性匝间短路故障，可能为一次绕组质量不良如露铜、漆膜脱落等原因造成纵绝缘的缺陷。此故障在低电压下不易检测出来，在高压作用下才会发生；将电压降低，其匝间绝缘又得到恢复，可以判断出该电压互感器匝间短路故障，是导致10kVⅠ母发生接地现象的原因。绕组直流电阻，测试电流较低，对于少量的匝间短路或匝间没有完全击穿的短路情况，直流电阻值变化很小。变比试验因为加在高压侧绕组上的电压值相对较低（本次试验仪器高压侧加压为160V），而这时故障点的残余绝缘则很有可能经受住该电压值的考验，表现出正常的试验结果，从而无法进行准确判断。交流耐压只对考验电压互感器的主绝缘，也就是绕组间及绕组与地间绝缘，而无法对匝间绝缘进行考核。励磁特性试验指在通过对二次侧感应到一次侧电压很高，可以有效判断互感器绕组有无匝间短路的缺陷。试验现场采用的加压试验方法，是在互感器一次侧加高压，二次侧开路，二次绕组an端接万用表测量二次输出电压，实际上综合了励磁特性试验和电压比试验，由于施加电压较高，避免了一般的电压比测试仪因为电压较低而反应不出故障的缺点。因此，利用加压试验和励磁特性试验可以有效的判断其内部绕组匝间短路故障。

五、结论

（1）这是一起由电压互感器非贯穿性匝间短路故障引起的母线虚接地，故障电压互感器匝间短路故障引起一次负载不平衡，产生较大的励磁电流，在电压互感器开口三角形产生零序电压导致母线电压不平衡。

（2）此匝间短路的电压互感器励磁电流虽然较大，但并未达到其一次保险熔断值，所以一次保险并不熔断。正常运行中10kV～35kV电压互感器电流很小，大概为0.01A～0.05A左右，在本次故障的电压互感器匝间短路电流换算至一次侧也仅在0.24A，远远小于保险的0.5A电流，为了电压互感器的运行安全，建议更换为电流在0.2A以下的保险。

（3）在实际工作中，如果遇到类似故障，在其它常规试验无法做出判断时，而现场所带仪器设备有限时，采用施加运行中电压，观察电流和二次电压变化情况的方法，可以快速判断故障设备，对进行故障查找有较为满意的效果。

参考文献

[1]周芳，韩幸军，李懂懂，等.一起110kV母线电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J].电气技术，2011（05）：51-52.