1 引言

35kV母线上使用的这种浇注式电压互感器具有维护方便，无气体，防火、防潮，占地空间小，便于安装等特点，该种设备被广泛用于新能源变电站配电系统中，近几年某变电站所属35kV电压互感器发生多次爆炸故障，导致电场功率预测系统、有功能量管理系统数据采集超差，严重威胁到运维人员的人身安全。

2 案例介绍

    某变电站所属35kV母线电压互感器发生多次爆炸故障，导致电场功率预测系统、有功能量管理系统数据采集超差，带来发电量较大损失。其中2019年2月至2020年8月近一年半时间就发生3例电压互感器损坏事故，下面简要举例介绍这几例设备故障情况。

2019年2月9日14：38分35kV开关站送出线路跳闸，报35kV 东海线零序电流I段保护动作，运维人员立刻查看35kV线路电压情况，发现35kV A相电压为零，同时烟感报警，进入高压室发现从柜内送出线路单相电压互感器爆炸。

2019年4月9日03：20，35kV开关站报综合自动化系统报35kV I母电压越下限信号，运维人员立刻查看35kV电压情况，发现35kV A、B、C相电压为零，从视频监控系统发现高压室内有浓烟，进入高压室发现351Y 电压互感器爆炸。

图1 电压互感器爆炸

2020年7月8日02：25，110kV东台变35kV I段母线B相电压互感器爆炸，A相避雷器引线烧毁，造成I段母线接地短路，母差保护动作导致全场失压。

这几次发生的电压互感器爆炸已经严重威胁运维人员安全和设备安全运行，确有必要查清楚设备故障的原因。

3 常见的事故原因

电压互感器爆炸的原因主要有三种：

（1）二次回路有两点接地情况或者接地不良，长时间局部放电导致电压互感器故障；

（2）系统发生过电压或谐振；

（3）电压互感器厂家质量工艺控制不严造成缺陷导致电压互感器故障；

3.1二次回路有两点接地情况

通过对几个变电站的电压互感器二次回路接地情况进行排查，位于继电保护室的屏柜内全场一点接地N600接地紧固良好，接地电阻测试在0.4-0.45Ω之间，所以不会出现两点接地情况或者接地不良，长时间局部放电导致电压互感器故障。

3.2过电压问题

过电压就是超过用电设备额定电压的电压，它的害处是损坏用电设备，烧毁线路设备等，一般比较重要的用电设备都装有过电压保护器等防止过电压，一旦过电压出现，保护立即动作。主要包括内部过电压和外部过电压，内部过电压是由于系统内有操作、故障、某些不正常运行状态，使电力系统电磁能量发生转换而产生的过电压，主要有操作过电压、谐振过电压。外部过电压是雷电过电压或大气过电压。

这几起事故中都没有发生发生雷电，所以无外部过电压发生。下面主要分析内部过电压是否为原因。

（1）第一例损坏电压互感器的A相避雷器击穿，可以判断别避雷器发生过电压。第二、三例损坏电压互感器的A相避雷器引线断裂并被灼烧，检查主变低压侧一组避雷计数器事前计数器A：2次 B：2次 C：2次，互感器爆炸后经检查A：2次 B：2次 C：2次，其他间隔避雷器计数器也未发生动作，所以避雷器未承受过电压。

（2）第一例通过避雷器绝缘电阻和泄露电流试验发现，避雷器的绝缘电阻不合格，与上一年试验数据发生较大差异，避雷器内部损坏。第二、三例三相避雷器绝缘电阻测试合格，与以往数值比较未有明显变化。只是第三例A相引线被B相故障发出的火焰灼烧无法使用。

（3）第一例电压互感器的一次保险管外观完好，内部熔丝熔断，所以系统出现故障有过电流、过压产生。通过进一步了解发现上级变电站无功补偿设备电缆击穿接地，当时无功补偿正工作在容性无功状态，发生接地后，系统电压瞬间提高，导致系统发生过电压情况。第二、三例中故障相电压互感器的一次保险管外观完好，内部熔丝熔断，系统出现有过电流。

（4）为了防止铁磁谐振过电压，第二、三例的35kV母线电压互感器采用了中性点装设一次消谐装置，在互感器开口装设了小电阻。可以限制铁磁谐振引起的过电压及单相接地引起的过电流，因此两起故障都不是铁磁谐振引起的故障。

    通过负荷调查发现，第二、三例故障发生都在凌晨，三例事故里系统未带高能耗的电力客户，也没有任何误操作事故，故出现操作过电压的可能性不大。

通过设备的检查和试验，可以确定的是第一例中过电压可以导致电压互感器损坏。

3.3设备质量缺陷

通过对变电站35kV 电压互感器设备厂家进行统计，电压互感器厂家1家，2年内发生3台互感器故障，对厂家的第二、三例中产品进行检测拆解发现如下问题。

（1）耐压试验中采用交流耐压试验时泄露电流较大，试验电压加到40kVz左右失压，产品确实存在绝缘质量问题。

（2）通过拆解发现，故障点都发生在一次绕组。且二次绕组绝缘数值正常。

（3）两个互感器的对比可以看出，故障都发生在互感器上部，故障的具体部位都在一次绕组距离铁芯最近的部位，该部位为环氧树脂浇注最厚部位，且两次爆炸都让铁芯出现移位，一次线圈脱出。

通过上述调查，可知该厂家设备制造工艺或者技术方面存在缺陷，导致产品存在质量问题，从而发生多起设备爆炸损坏。

4 局部放电导致绝缘劣化原理

产品主绝缘的厚度是根据介质的电气强度x裕度系数>要求的电气强度的原则来设计的。如果产品中含有气泡，因为树脂的相对介电常数为空气的3.8倍，那么相同形状的气泡和树脂的电容量比值为1：3.8，因串联电容所分得的电压和电容量成反比，导致气泡内的平均场强比树脂内的场强高很多。而空气的耐电强度为树脂电气强度的1/10。残留的气泡或其它杂质会形成固气复合绝缘体，    

所以只要主绝缘内有气泡或裂痕存在，就可能产生放电。放电是随机分布在气隙面上，经过一段时间，放电主要集中在气隙边缘，放电集中部位的材料被腐蚀出现凹坑，凹坑的深度不同，导致场强分布不均，使某些点的场强特别高，其过程类似电缆主绝缘击穿过程，都有树枝状的放电通道。因此说气泡大小密度及分布影响局部放电能量的聚集作用，一旦聚集，使该区域温度升高，长时间作用树脂局部裂解氧化。

5现场设备管理存在的问题及对策

5.1 工期阶段设备监造管理缺失及对策

电压互感器设备没有驻场监造，因为其使用数量少，且人员技术力量薄弱。在工程阶段，人员都在现场监督管理工程进度与质量，无法抽出人员对电压互感器制造进行业主方管理。针对上述事故，应加强对厂家的质量管理，监造期间要求厂家把局部放电列为出场试验重点项目，从而在出厂前发现电压互感器内部缺陷，选择工艺控制先进的有资质企业，保证产品质量。

5.2 运维期设备巡视质量不足及对策

   现有的母线电压互感器都安装在封闭开关柜内的操作小车上面，由于设计到安全距离，因此小车都被柜门挡在开关柜内，无法看到设备本体，无法使用测温仪器测温，其电压互感器基本处于无巡视状态，无办法直接检测到运行状态，即便出了问题，互感器也已经到了无法恢复的情况。

环氧树脂浇注的干式电压互感器的安全运行寿命，与其运行时的温度有很大关联性。因此一定要加强对电压互感器的温度检测。通过对开关柜进行数字化改造，加装测温装置，将其信号传送至后台，实现连续监测功能。

5.3 运维期设备试验检测能力不足及对策

运维期对设备的局部放电试验检测方法关注度不足，都使用的常规的预防性试验判断设备情况，显然是不能满足设备检测要求的。

开展使用开关柜局部放电检测技术，根据电磁波的传播特性，检测其暂态对地电压，使用手持式局部放电检测仪检出信号，从而检测局部放电活动。

6 结束语 

   环氧树脂浇注的干式电压互感器运行维护要根据其产品特点指定有效防范措施，互感器损坏原因是多因一果，因过电压可以产生爆炸，因其内部容易残留气泡，由于其内部场强分布不均，发生局部放电，长时间局部放电导致绝缘性能劣化，也导致设备击穿烧毁。因此要加强工程期、运维期不同阶段的设备管理。

【参考文献】 

[1] 陈化钢，电力设备异常运行及事故处理手册.中国水利水电出版社，2015

[2] 曲永政，环氧树脂浇注式干式变烧毁事故原因分析，国网平顶山供电公司，2014