V-V型电压互感器故障分析及其试验研究

V-V型电压互感器故障分析及其试验研究

何炜坤 欧阳奕欣

国网漳州供电公司 福建漳州 363000

摘要：采用V-V型接法的线路PT广泛应用在35kV电压等级的开关柜中，本文通过某变电站V-V型接法线路PT在实际运行过程中的故障分析，提出了该型号在励磁特性试验中存在的问题及解决办法。

关键词：开关柜、V-V型、线路PT、过电压

1、故障过程

2020年7月30日某变后台监控系统报“35kV火梁线304线路PT断线”，运维人员现场检查发现35kV火梁线304线路PT开裂，并伴有黑色液体流出。次日，检修人员对35kV火梁线304开关柜进行停电检查，发现PT本体开裂，并有黑色液体流出，A、B相PT熔丝断裂。电缆层室有PT液体痕迹，柜体及其他地方无放电痕迹，现场对开裂的PT 拆除并对黑色的胶状物质去除后，发现PT本体有一条自上而下的裂纹，如图1所示。

图1 现场缺陷情况

调取后台监控机发现：

21:57:38.203 35kV母线PT测控报Ⅱ母3U0过压

21:57:38.628 35kV火梁线304报交流电压消失

21:57:43.316 35kV火梁线304线路PT断线

由于该变电站35kVⅡ段母线仅接35kV火梁线304线路一条馈线在运行，即35kV母线PT测控报Ⅱ母3U0过压实际上35kV火梁线304线路也已经过压。

2、原因分析

（1）PT接线方式：如图2，为2台单相电压互感器Ｖ-Ｖ接线方式。图中2台互感器分别接于ＡＢ线电压和ＢＣ线电压上。这种接线方式只用2台单相电压互感器就可以取得3个线电压，但是不能取得相电压。

图2 V-V接线方式

（2）故障直接原因分析：从电压互感器损坏的情况看，电压互感器应是在相对较短的时间内承受了较大电流或短时过电压，绕组在短时间内发热使绝缘迅速损坏，树脂熔融，造成的内部膨胀使浇注体开裂，故障进一步扩大，电流达到熔断器熔断的整定值后，导致A、B相熔断器断裂。因此短时的大电流流过是造成互感器毁坏的直接原因。

（3）PT励磁特性检查：现场对35kV火梁线304线路PT的B-C相以及35kV备用一303线路PT的A-B相进行励磁特性测试，304线路PT的B-C相励磁特性拐点电压为153V，换算成一次侧电压为53.55kV；303线路PT的A-B相励磁特性拐点电压为170V，换算成一次侧电压为59.5kV，详细数据如表1所示。

表1 励磁特性拐点电压对比

根据《国家电网设备〔2018〕979号　国家电网有限公司关于印发十八项电网重大反事故措施（修订版）的通知》中规定，中性点非有效接地系统，励磁特性的拐点电压应大于1.9Um/√3也就是38.39kV，而采用V-V型接法的PT，本身承受的就是线电压，35kV火梁线304线路线电压长期运行在37.5kV，即按规定，采用V-V型接法PT的合格拐点电压接近于运行线电压。该PT的试验数据均能达到试验标准1.9Um/√3且都留有足够的裕度，但是该PT的随着运行一段时间后出现励磁特性拐点电压下降的趋势，如果此时的线路电压出现电压波动超过拐点电压，很容易让当铁心进入深度饱和而烧毁PT。现场检查故障时的后台报文时发现：在PT断线前“35kV母线PT测控报Ⅱ母3U0过压”（当电压超过额定电压的30%时即45.5kV时，35kV母线PT测控报Ⅱ母3U0过压），说明故障前，35kV火梁线304线路PT承受的短时过电压至少有45.5kV（已超过反措规定38.39kV），如果此时拐点电压也出现衰减至低于波动电压值，铁心将进入饱和区域，在绕组中产生励磁涌流。当铁心进入深度饱和，其涌流可以达到稳态电流的数十倍，发热量足以造成电压互感器损坏。

由以上分析可知，故障原因有二：

（1）电压互感器在运行一段时间后，励磁特性拐点电压下降。

（2）对侧线路起停设备或系统中发生电压波动时，产生大于拐点电压的短时过电压。

　　　以上两个原因导致：电压互感器铁心进入深度饱和，其涌流可以达到稳态电流的数十倍，内部发热使树脂熔融，造成的内部膨胀使浇注体开裂，最终导致电压互感器损坏。

3、暴露问题

　（1）根据对最新的反措条款要求的PT拐点电压为1.9Um/√3（即38.39kV）的条款理解，该拐点电压标准应是针对星型接法的PT接入方式的，星型接法的PT单相额定运行电压仅20.2kV，负荷率为52.6%，留有47.4%的裕度。但是针对V-V型接法PT时，额定运行电压已经变为35kV，如果还是沿用以前的标准，即负荷率为91.17%，裕度较小仅为8.83%。出现电压波动时容易使铁芯进入深度饱和而烧毁PT。为此，应提高拐点电压试验标准为1.9Um（即66.49kV），即能保证与星型接法同样负荷率，确保设备可靠运行。

（2）该厂家的V-V型线路PT已使用在多个变电站的35kV线路开关柜中，并出现同样的开裂情况，表明该厂家的PT质量存在问题，PT铁芯的励磁特性拐点电压存在运行期间不断下降的趋势，将会出现低于线路波动电压的情况而烧毁PT。针对该类环氧树脂型电压互感器，应定期进行PT励磁特性的测试，加强巡视，发现异常现象及时停电处理，避免扩大事故范围。