变电站35 kV电压互感器间隔故障率高原因分析及改进

2021-11-10李秀旗

江西电力 2021年10期

李秀旗

（内蒙古乌兰察布电业局，内蒙古乌兰察布 012000）

0 引言

变电站电压互感器是电力系统中用于测量继电保护的重要设备，它具有以下作用：1）将系统高电压转变为标准的低电压（100 V），为仪表、继电保护提供电压；2）与测量仪表相配合，测量线路的相电压与线电压；3）与继电保护装置相配合，对系统及设备进行过电压、单相接地保护；4）隔离一次设备与二次设备，保护人身和设备的安全[1-2]。变电站电压互感器间隔不仅包括电压互感器，还含熔断器、消谐器、避雷器等保护设备，共同组成电压互感器间隔。如果电压互感器间隔经常发生故障，将无法正常采集电力系统电压，影响电力系统安全可靠性，甚至导致母线退出运行，造成大量的经济损失与不良社会影响。如何降低电压互感器间隔故障率，是保证电力系统安全运行、提高经济效益的重要举措。

1 变电站35 kV电压互感器间隔故障率情况介绍

乌兰察布电业局共管辖35 kV及以上变电站共65座，其中有35 kV电压互感器165组。2015年度根据检修计划共试验了27个电压互感器间隔，而试验后对发生故障电压互感器间隔情况进行了调查分析，结果见表1所示。

表1 变电站电压互感器间隔故障发生情况调查统计表

从表1可以看出，电压互感器间隔故障发生率为22.2%，也就是说，有22.2%故障设备无法提前发现其是否具有不良工况，从而在其运行过程中给系统带来很大的安全隐患。

2 变电站电压互感器间隔故障率高原因分析

2.1 消谐器无检测手段

消谐器安装于电压互感器一次绕组YN中性点和地之间，其相当于一个非线性电阻，消谐器对限制涌流和电压互感器谐振过电压具有重要意义[3]。其原理接线如图1所示。

图1 消谐电阻器原理接线图

从表1中2015年度电压互感器故障原因分析显示，有两起故障因消谐器本身的劣化导致，但通过查阅《输变电设备状态检修试验规程》，规程中并未查到有关消谐器的常规测试手段及故障诊断方法，而消谐器在电压互感器运行中起着阻尼和限流的重要作用，未经检测与试验的消谐器投入运行，无法保证电压互感器间隔安全可靠运行，导致电压互感器故障频发。

2.2 电压互感器试验方法不先进

从表1故障原因统计中发现，电压互感器故障检出率为0。对电压互感器故障原因及传统试验检测方法进行了统计分析，见表2所示。

表2 电压互感器故障原因统计

显然，用传统试验方法，是无法检测出来的，只有打破常规，利用新的试验方法，才能快速、准确地确认电压互感器的质量状况。

3 改进故障原因判断方法

通过对上述原因进行分析，制定了相应的改进方法。

3.1 增加消谐器检测项目与判断标准

由图1分析，可知消谐器具有以下作用，见表3所示。

表3 消谐器作用

从表3中可知，消谐器对电压互感器安全运行具有极其重要的作用，但试验规程却没有试验项目要求，并且对新购置消谐器也没有做任何试验检测，而是直接安装使用。

所以，为了能够对消谐器进行检测与试验，参照国标GB/T 16927.4—2014《高电压试验技术》[4]和Q/GDW 415—2010《电磁式电压互感器用非线性电阻性消谐器技术规范》[5]中有关对消谐器的技术规定及各生产消谐器厂家确定了消谐器电气性能。见表4所示。

表4 消谐器电气性能

通过消谐器的电气性能最终确定了针对消谐器的参数测试方法以及简单判据，见表5所示。

表5 消谐器测试项目及判据

依据表5中项目及判断标准，对每一个消谐器进行安装前试验及检测，确保每一个消谐器都是满足现场需要。

3.2 改进电压互感器常规试验项目

目前，乌兰察布电业局例行试验执行的标准《输变电设备状态检修试验规程》中，针对电磁式电压互感器的试验项目为直流电阻试验，绝缘电阻试验，油浸式的电压互感器还包括介质损耗因数及电容值测试。

绝缘电阻测试和介质损耗因数及电容值测试主要考虑的是电压互感器的整体主绝缘性能。而直流电阻测试，一次绕组、二次绕组相对初值分别为10%、15%的误差要求，加之电压互感器的直流电阻基础值本来就很大，所以以上三种试验均无法有效直接地发现电磁式电压互感器的铁芯部分的缺陷。随着电压互感器运行年限的增长，电压互感器的铁芯、绕组、绝缘都会出线不同程度的劣化甚至老化，这就给设备运行带来了安全隐患。

为此我们对电压互感器进行了励磁特性测试工作，铁磁谐振和电压互感器铁芯饱和程度有关，如果其过早饱和会使电压互感器伏安特性变化，使得一次绕组电感减小，电感量变化时，励磁电流将会增大，熔断器就可能被烧断，系统也可能发生铁磁谐振，励磁特性试验可以发现铁芯的饱和程度以及绕组的匝间绝缘缺陷。并根据GB1207—2006《电磁式电压互感器》形成了对电压互感器的简单判据[6]，见表6所示。