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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2010/11/25 14:29:17
2.5 单相接地故障
现象：故障相电压降低或为零，其他两相相电压升高或上升到线电压。接地相的判别方法为：
（1） 如果一相电压指示到零，另两相为线电压，则为零的相即为接地相。
（2） 如果一相电压指示较低，另两相较高，则较低的相即为接地相。
（3） 如果一相电压接近线电压，另两相电压相等且这两相电压较低时，判别原则是“电压高，下相糟”，即按A、B、C
相序，哪一相电压高，则其下相可能接地。适用于系统接地但未断线的故障，记下故障象征就可以避免检修人员盲目查线。
2.6 铁磁谐振
所谓铁磁谐振就是由于铁心饱和而引起的一种跃变过程，系统中发生的铁磁谐振分为并联铁磁谐振和串联铁磁谐振［1，2］。激发谐振的情况有：电源对只带互感器的空母线突然合闸，单相接地；合闸时，开关三相不同期。所以谐振的产生是在进行操作或系统发生故障时出现。中性点不接地系统中，互感器的非线性电感往往与该系统的对地电容构成铁磁谐振，使系统中性点位移产生零序电压，从而使接互感器的一相对地产生过电压，这时发出接地信号，很容易将这种虚幻接地误判别为单相接地。在合空母线或切除部分线路或单相接地故障消失时，也有可能激发铁磁谐振。此时，中性点电压（零序电压）可能是基波（50
Hz）、也可能是分频（25 Hz）或高频（100~150 Hz）。经常发生的是基波谐振和分频谐振。根据运行经验，当电源向只带互感器的空母线突然合闸时易产生基波谐振；当发生单相接地时，两相电压瞬时升高，三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，易产生分频谐振。
从技术上考虑，为了消除铁磁谐振，可以采取以下措施：选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器；在同一个10
kV配电系统中，应尽量减少电压互感器的台数；在三相电压互感器一次侧中性点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻；在母线上接入一定大小的电容器，使容抗与感抗的比值小于001，避免谐振；系统中性点装设消弧线圈；采用自动调谐原理的接地补偿装置，通过过补、全补和欠补的运行方式，来较好地解决此类问题。
3 电压互感器故障案例分析
案例1：
2003年7月10日，某供电公司110 kV变电站发生10 kV母线电压互感器一次侧三相熔丝因雷击谐振熔断的故障，10
kV系统为中性点不接地系统。事后检查，发现中性点所接消谐电阻正常，中性点绝缘正常，励磁特性在正常范围，二次回路绝缘正常，更换高压熔丝后，电压互感器又恢复正常运行。雷击时工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及电气设备的绝缘结构。工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或引起"虚幻接地"现象。分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，过电压并不高，一般在2倍额定值以下，但感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁心剧烈振动，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。
可见，一次内部绝缘对于高电压等级的电压互感器十分重要。建议制造厂改变设计,加强最下节瓷套和油箱电磁单元电气连接部分的绝缘强度，严格设计工艺，保持各连接线对地及器件之间的距离，必要时由裸导线更换为绝缘导线（或进行绝缘包扎），严格出厂试验和外协器件的质量把关，确实有效地防止类似故障的发生。
案例2：
2002年6月，某站35 kV的电容式电压互感器投运后，不到半个月就发生A相烧损事故，更换后，A相、B相又相继烧损。根据当时的运行记录和气侯条件，发现曾有雷电活动，在此期间，伴随有严重的两相电压升高和一相电压降低的情况，两相电压由2021
kV升到40 kV，另一相降至3 kV。故障后对该设备进行了高压试验，介损和绝缘电阻未发现问题，空载试验发现一次绕组存在匝间短路。继续拆卸，发现Z中的阻尼电阻烧断，与补偿电抗器并联的避雷器已击穿。内部TV的一次绕组内侧所有绝缘材料全部烧焦炭化。绕组本身的漆包线的漆膜被烤掉，但绕组本身未发现变形、熔断及局部过热现象。整个线包在解体过程中排列仍然整齐，属热击穿。说明一次绕组中存在短时大电流。由于油箱体积小，散热不良，导致发热严重，温度急剧升高，将绝缘烧损。
由以上案例可以看出，我国35 kV系统是中性点不接地系统，在不投入消弧线圈的运行方式下，易发生由于单相接地造成的系统过电压，尤其是弧光接地过电压。这样就会出现两相电压升高、一相电压降低的现象。而TV内部采用速饱和特性铁心，在此电压作用下出现饱和，产生1/3次谐波，导致自身谐振。频繁的接地会使阻尼电阻长期消谐而最终发热烧断。失去阻尼后，再出现过电压，避雷器就会动作，并很快击穿而失效。此时一次电流迅速增大，而且幅值很高，产生大量热量。累积效应使绝缘材料的温度不断增加，最终热击穿。
为了避免内部发热击穿，可改变C1、C2的分压比，降低内部TV的一次额定电压。同时阻尼电阻的容量不能太小，必须增大阻尼电阻功率。现场也可采取临时措施在二次侧串入阻尼电阻，以增强阻尼效果。同时跟踪油色谱，有利于发现内部异常及时采取措施处理。
案例3：
1999年2月某500 kV变电站，500 kV线路A相电容式电压互感器在电网正常运行条件下，发生故障，与之相关的保护误发信号，3个二次电压线圈全部无电压输出。该电容式电压互感器型号为TYD
500／-0005H，故障发生后，在运行状态下，电气试验人员分别直接对3个二次电压线圈进行输出电压测量，确认电压输出为零（正常状态分别为577
V和100 V），现场检查电容式电压互感器外观正常也无异音现象。
分压电容器和油箱电磁单元正常状态下，承受的额定电压为13 kV，而整台电容式电压互感器承受的电压为500
kV;如电磁单元部分对地短接，不承受13 kV的电压，二次将失去电压输出，对设备整相承受电压的能力影响较小。而假设电容分压器的其中之一存在缺陷，该节将承受较低的电压，其他节承受的电压升高，会造成整台设备运行异常，有二次电压输出但不是正常值，设备会有异音发出或损坏。如果电磁单元的变压器一次端断线，电压将不能正常传递，二次失去电压输出；若分压电容器的电容量变大，二次电压输出且会降低。由此可见，在电容式电压互感器能够承受系统正常电压的前提下，结合其结构特点，可以确定二次失去电压的原因与电容量的变化无关，第1～3节瓷套和第4节瓷套中的电容本身正常，故障原因可能为：①电磁单元变压器一次引线断线或接地；②分压电容器中存在瞬时短路；③与电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通；④油箱电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。
随后对设备停电，通过电气试验对故障原因进一步分析，并拆开分压电容检查，发现电磁单元变压器至分压电容器之间的连接线因过长而与箱壳碰接，并有明显的烧伤放电痕迹，分别测量电磁单元变压器和氧化锌避雷器的绝缘电阻均在10
GΩ以上。随后将该连接线缩短，并用绝缘材料包扎固定，回装完毕后，再经试验检验其正常，该故障点消除。
4 结论
在实际系统运行中，电压互感器是一次与二次电气回路之间连接的重要设备。随着技术的不断更新，新材料的不断涌现，光电式互感器等新型的互感器已经不断涌现，其结构和具体器件各不相同，这就首先需要在了解其特点的基础上不断总结使用的经验和故障处理的方法，才能保证系统的安全稳定运行。
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