變電站35 kV電壓互感器間隔故障率高原因分析及改進

李秀旗

（內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

變電站電壓互感器是電力系統(tǒng)中用于測量繼電保護的重要設(shè)備，它具有以下作用：1）將系統(tǒng)高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的低電壓（100 V），為儀表、繼電保護提供電壓；2）與測量儀表相配合，測量線路的相電壓與線電壓；3）與繼電保護裝置相配合，對系統(tǒng)及設(shè)備進行過電壓、單相接地保護；4）隔離一次設(shè)備與二次設(shè)備，保護人身和設(shè)備的安全[1-2]。變電站電壓互感器間隔不僅包括電壓互感器，還含熔斷器、消諧器、避雷器等保護設(shè)備，共同組成電壓互感器間隔。如果電壓互感器間隔經(jīng)常發(fā)生故障，將無法正常采集電力系統(tǒng)電壓，影響電力系統(tǒng)安全可靠性，甚至導(dǎo)致母線退出運行，造成大量的經(jīng)濟損失與不良社會影響。如何降低電壓互感器間隔故障率，是保證電力系統(tǒng)安全運行、提高經(jīng)濟效益的重要舉措。

1 變電站35 kV電壓互感器間隔故障率情況介紹

烏蘭察布電業(yè)局共管轄35 kV及以上變電站共65座，其中有35 kV電壓互感器165組。2015年度根據(jù)檢修計劃共試驗了27個電壓互感器間隔，而試驗后對發(fā)生故障電壓互感器間隔情況進行了調(diào)查分析，結(jié)果見表1所示。

表1 變電站電壓互感器間隔故障發(fā)生情況調(diào)查統(tǒng)計表

從表1可以看出，電壓互感器間隔故障發(fā)生率為22.2%，也就是說，有22.2%故障設(shè)備無法提前發(fā)現(xiàn)其是否具有不良工況，從而在其運行過程中給系統(tǒng)帶來很大的安全隱患。

2 變電站電壓互感器間隔故障率高原因分析

2.1 消諧器無檢測手段

消諧器安裝于電壓互感器一次繞組YN中性點和地之間，其相當(dāng)于一個非線性電阻，消諧器對限制涌流和電壓互感器諧振過電壓具有重要意義[3]。其原理接線如圖1所示。

圖1 消諧電阻器原理接線圖

從表1中2015年度電壓互感器故障原因分析顯示，有兩起故障因消諧器本身的劣化導(dǎo)致，但通過查閱《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》，規(guī)程中并未查到有關(guān)消諧器的常規(guī)測試手段及故障診斷方法，而消諧器在電壓互感器運行中起著阻尼和限流的重要作用，未經(jīng)檢測與試驗的消諧器投入運行，無法保證電壓互感器間隔安全可靠運行，導(dǎo)致電壓互感器故障頻發(fā)。

2.2 電壓互感器試驗方法不先進

從表1故障原因統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，電壓互感器故障檢出率為0。對電壓互感器故障原因及傳統(tǒng)試驗檢測方法進行了統(tǒng)計分析，見表2所示。

表2 電壓互感器故障原因統(tǒng)計

顯然，用傳統(tǒng)試驗方法，是無法檢測出來的，只有打破常規(guī)，利用新的試驗方法，才能快速、準(zhǔn)確地確認(rèn)電壓互感器的質(zhì)量狀況。

3 改進故障原因判斷方法

通過對上述原因進行分析，制定了相應(yīng)的改進方法。

3.1 增加消諧器檢測項目與判斷標(biāo)準(zhǔn)

由圖1分析，可知消諧器具有以下作用，見表3所示。

表3 消諧器作用

從表3中可知，消諧器對電壓互感器安全運行具有極其重要的作用，但試驗規(guī)程卻沒有試驗項目要求，并且對新購置消諧器也沒有做任何試驗檢測，而是直接安裝使用。

所以，為了能夠?qū)οC器進行檢測與試驗，參照國標(biāo)GB/T 16927.4—2014《高電壓試驗技術(shù)》[4]和Q/GDW 415—2010《電磁式電壓互感器用非線性電阻性消諧器技術(shù)規(guī)范》[5]中有關(guān)對消諧器的技術(shù)規(guī)定及各生產(chǎn)消諧器廠家確定了消諧器電氣性能。見表4所示。

表4 消諧器電氣性能

通過消諧器的電氣性能最終確定了針對消諧器的參數(shù)測試方法以及簡單判據(jù)，見表5所示。

表5 消諧器測試項目及判據(jù)

依據(jù)表5中項目及判斷標(biāo)準(zhǔn)，對每一個消諧器進行安裝前試驗及檢測，確保每一個消諧器都是滿足現(xiàn)場需要。

3.2 改進電壓互感器常規(guī)試驗項目

目前，烏蘭察布電業(yè)局例行試驗執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》中，針對電磁式電壓互感器的試驗項目為直流電阻試驗，絕緣電阻試驗，油浸式的電壓互感器還包括介質(zhì)損耗因數(shù)及電容值測試。

絕緣電阻測試和介質(zhì)損耗因數(shù)及電容值測試主要考慮的是電壓互感器的整體主絕緣性能。而直流電阻測試，一次繞組、二次繞組相對初值分別為10%、15%的誤差要求，加之電壓互感器的直流電阻基礎(chǔ)值本來就很大，所以以上三種試驗均無法有效直接地發(fā)現(xiàn)電磁式電壓互感器的鐵芯部分的缺陷。隨著電壓互感器運行年限的增長，電壓互感器的鐵芯、繞組、絕緣都會出線不同程度的劣化甚至老化，這就給設(shè)備運行帶來了安全隱患。

為此我們對電壓互感器進行了勵磁特性測試工作，鐵磁諧振和電壓互感器鐵芯飽和程度有關(guān)，如果其過早飽和會使電壓互感器伏安特性變化，使得一次繞組電感減小，電感量變化時，勵磁電流將會增大，熔斷器就可能被燒斷，系統(tǒng)也可能發(fā)生鐵磁諧振，勵磁特性試驗可以發(fā)現(xiàn)鐵芯的飽和程度以及繞組的匝間絕緣缺陷。并根據(jù)GB1207—2006《電磁式電壓互感器》形成了對電壓互感器的簡單判據(jù)[6]，見表6所示。

表6 電壓互感器勵磁特性測試

4 效果對比

從2016年4月開始實施對策，主要針對例行試驗中需要檢修的35 kV電壓互感器間隔，同時運用了常規(guī)方法和新的測試手段進行了對比性測試，本年度檢修工作中需要進行試驗的電壓互感器為27組，表7為對比性測試結(jié)果。

表7 改進后的電壓互感器試驗情況統(tǒng)計表

以上經(jīng)過消缺后的電壓互感器間隔經(jīng)過了一整年的運行，工況良好，沒有發(fā)生任何故障。同時，我們對2015年發(fā)生故障的部分電壓互感器間隔做了驗證性測試，對故障原因進一步驗證和明確，見表8所示。

表8 電壓互感器驗證性試驗情況統(tǒng)計表

可以明顯看出，經(jīng)過一年對電壓互感器故障原因檢測方法的研究，找到了故障設(shè)備的根源所在，利用新的判斷方法，降低了電壓互感器的故障發(fā)生率，提高了設(shè)備可用率，為用戶提供了優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

5 結(jié)語

變電站電壓互感器間隔故障率高，是長期困擾現(xiàn)場工作人員的一大難題，通過對現(xiàn)場主要原因的分析，找到了問題癥結(jié)所在，為現(xiàn)場試驗人員提供了參考，也為電力企業(yè)節(jié)能增效、電網(wǎng)安全運行作出貢獻(xiàn)。