35kV 变电站故障分析及处理对策

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35kV变电站故障分析及处理对策

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薛雷平随着电力系统的完善，35kV变电站的应用范围得到拓展，为电力能源的可靠供应作出了贡献。

本文主要研究35kV变电站在运行过程中出现的故障，重点解读了电压互感器、直流接地与隔离开

关雷击故障，在此基础上，设计了故障处理对策，通过做好故障检修、采取必要的预防控制手段，使

得变电站的故障发生率降低，确保了电力系统安全运行。研究取得的效果十分明显，不仅实现了故

障识别与处理预期目标，而且为行业人员提供了可靠的理论参考。

一、前言

新时期，随着工业生产规模增加，对电力能源的需求量

增加，如何做好电力能源的稳定供应，预防电力系统出现故

障成为行业人员关注的焦点。35kV变电站主要应用在工业

生产服务中，在具体的应用过程中，有时会出现短路故障，带

来严重的经济损失。在此背景下，有关人员需要对变电站的

常见故障进行分析，并且做好故障预防与处理工作，以确保

变电站运行稳定性，提高电力服务能力。二、35kV变电站故障分析

1.电压互感器故障

（1）电压互感器的类型与工作原理

在35kV变电所中使用的电压互感器为三相式互感器，

其工作原理与变压器具有一致性。互感器的基本结构为铁

芯、原绕组、副绕组。此外，互感器的容量较小，并且相对恒

定，在实际运行中接近空载，自身阻抗十分小。因此，当三相

互感器发生短路时，电流值会迅速增加，由此出现线圈烧毁

的问题。

电压互感器能够根据一定比例，对高电压进行调节，通

过对电压值的转化，能够维护工作人员安全。二次回路属于

电压互感器的高阻抗回路，其电流值与回路阻抗存在密切关

系。因此，在具体使用环节，可将电压互感器当作变压器。

（2）电压互感器的常见故障分析

当互感器在空载运行时，系统中的储能元件会发生谐振

现象，铁芯的饱和也会造成电感量发生较大变化。当铁芯的

感抗与线路对地容抗高度接近时，会出现较为明显的铁芯谐

振现象。通过以上分析，电路系统中的非线性电感原件发生

变化时，尤其是产生母线接地、负载升高等问题后，会造成电

路的参数指标异常变动。加之，供电变压器出现谐波，使得电

压互感器的故障发生率提升，出现绕组过热、烧毁、爆炸等严

重后果。针对小接地电流系统而言，也会发生电压互感器熔

断的问题。

变电站故障会导致严重的安全问题，并且造成严重的经济损失和人员伤亡。鉴于此，有必要对变电站的故障风险进

行分类，并且做好相关的预防和处理工作，采取较为科学的

控制手段，使得35kV变电站能够可靠稳定运行。

2.直流接地故障

（1）故障分类

针对35kV变电站而言，系统中的直流负荷较大，并且分

布范围十分广，增加了故障发生率。此外，设备线路在长期使

用中，会受到环境与人为因素影响，无疑也会增加设备故障

的发生率。目前，直流接地故障可具体分为正母线接地故障

与负母线接地故障。而根据故障发生的点分类，可将其分为

一点故障与多点故障。当故障发生时间较长时，也将其成为

持续性接地故障。当变电站出现接地故障后，系统会发出警

报，并且切断相关电路，以保护设备。故障发生后会造成严重

的影响，不利于电路系统的稳定运行。

（2）故障产生的影响

直流接地故障的发生率较高，可在不同时间出现。当电

路中的某一点发生直流接地故障时，对整个系统造成的影响

较小，可以忽略不计。但是，当多个点出现直流接地故障时，

会使得变电站服务稳定性受到影响，增加整体的经济损失。

接地故障倘若未能及时清除，会出现误动作，造成断路器误

跳、熔断器熔断等严重问题。值得注意的是，当35kV变电站

出现两点直流接地故障时，也会造成智能电力设备和继电保

护装置误动问题，促使相关设备失去电源，进而出现大面积

停电的事故，造成较为严重的经济损失。

3.隔离开关雷击故障

变电站在夏季时容易遭受雷击，使得隔离开关出现故

障。隔离开关是用于隔离电源的主要装置，通过隔离开关能

够连通小电流电路。在隔离开关处于闭合状态时，可承载正

常回路条件下的电流值，同时对短路的异常作出反应。一般

情况下，可将其应用在高电压环境的隔离与控制中。隔离开

关的最大缺点是无灭弧能力，因此，在使用过程中，倘若未能

对其进行防护，会增加雷击风险，影响电路的隔离效果。上述

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问题发生后，会导致设备故障，增加停电风险，并且在严重情

况下，造成人员伤亡和不良社会影响。二、相关故障发生原因说明

1.电压互感器故障原因

首先，考虑产品本身的质量。互感器产品本身绝缘性能、

铁芯叠片与烧制工艺存在问题后，会使得绝缘部分长期在高

温状态下工作，由此增加了相关构件的老化速度，增加短路

问题发生率。此外，也考虑铁芯饱和速度较快，导致谐振超过

电压，由此出现了高压熔断的问题。其次，高压互感器被击

穿。在铁磁谐振的影响下，会使得电压互感器电流值迅速增

加，当这一现象持续时间较长时，造成设备在高负荷状态下

工作，相关电压值与电流值较高，设备损坏概率较大。最后，

是电压互感器的二次负荷增加。此时，倘若电路系统中的一

次电流、二次电流值较高，二次侧的负载电流总和超过了额

定值，内部绕组会出现持续发热的问题。当上述问题未能得

到及时解决时，会发生较为严重的膨胀爆炸不良现象，影响

变电站运行稳定性。

2.直流接地故障的主要原因

首先考虑回路绝缘装置失灵，例如，二次直流回路长期

处于潮湿的环境中，设备潮湿，造成绝缘体失灵。其次是回路

自身设计存在的缺陷。这一问题主要考虑回路质量不合格与

设备受损。最后分析人为施工造成的短路故障。例如，设备检

修人员的操作不合理，存在违规操作与操作步骤不规范等

诸多问题。上述问题出现后，会增加电路安全隐患，影响电力

系统的稳定运行。

3.隔离开关雷击故障原因分析

雷击造成隔离开关故障主要分为两个种类，一是直击雷

风险；二是感应雷风险。直击雷会造成现场严重损坏，出现设

备大面积受损的问题。而感应雷造成的损害较小。可具体将

其分为静电感应雷与电磁感应雷。其中静电感应雷主要是雷

云对地面物体的影响，可汇聚大量与相反的束缚电荷，产生

较为明显的静电效应，增加设备雷击风险，使得隔离开关出

现故障。电磁感应造成的雷击，主要考虑设备电磁影响，在电

磁的相关作用下，会产生磁场，不同磁场发生切割与碰撞后，

会出现静电，使得设备出现损坏，增加故障发生率。三、解决35kV变电站故障的有效对策

1.加装阻尼电阻，优化运行方式

为预防出现电压互感器故障，有关人员在互感器上加装

了阻尼电阻，确保电阻被安装在一次性中性点。上述方式应

用后，始终保证消谐器的使用效果，使得系统设备的谐振现

象得到抑制。然而，需要特别指出的是，在单相接地的电路

中，消谐器会出现多处电压非线性下降的问题，对接地电阻

的要求较高。因此，相关人员需要做好接地保护工作，通过对

阻尼电阻的合理应用，满足这一实际要求。

阻尼电阻增加后，相关人员也需要做好系统运行方式优

化工作，通过更新技术手段和管理系统，提升变电站对目标

线路的控制能力，减少故障发生。运行操作人员需要对相关的业务知识进行学习，了解谐振发生的条件，通过对电压互

感器线圈和相关设备的管理，提升故障识别能力。实际上，消

除谐振的主要方式是将前后刀闸与互感器刀闸断开，并且做

好优化控制工作。当谐振被成功消除后，有关人员也需要对

互感器的运行状况进行检查，防止相关构件出现安全隐患，

增加故障发生率。相关检查的项目包括互感器是否存在漏油

问题、直流电阻线圈是否存在故障。为确保检查工作可靠性，

相关人员也需要取合适容量的互感器油，对其进行必要的色

谱试验。

控制铁磁谐振在故障治理中，为避免母线电压互感器的

铁磁发生谐振，有关人员对设备的操作与维护方式进行了升

级，并且做好了设备的更换工作。例如，使用电容式电压传感

器，对母线进行扩容，同时严格规范了电压互感器的质量，对

相关的原件与构件采购进行控制，使得设备的使用寿命获得

提升，降低设备故障发生率。通过采取铁磁谐振控制措施，也

使得电压互感器的故障问题被合理解决，为35kV变电站中

相关设备的可靠运行提供助力。

2.接地故障点定位与检测

当出现接地故障后，有关人员需要立即对故障点进行识

别，并采取快速有效的控制措施。在实际检测中，首先考虑故

障点是否发生在正极母线或负极母线上，并且对相关的位置

进行定位。其次，分析故障发生与环境因素之间关系，并构建

有效的分析模型。最后是选择合适的检测分析方法，以快速

实现对故障的合理解决，由此提供稳定可靠的电力服务。

（1）直流电桥的安装与优化

为确保对绝缘设备的及时监控，有关人员使用了直流电

桥。在电力系统中被经常使用的电桥是平衡桥与双不对称

桥。使用平衡电桥的主要优势是快速便捷。通过对电桥平衡

程度的检测，便可发现是否存在接地故障，使得检测时效性

获得显著提升。然而该种技术方法也存在缺点，例如，只能对

正极绝缘不平衡与负极绝缘不平衡进行测试，不能对整个绝

缘装置进行测试，因此该种技术的应用范围具有局限性。而

双不对称电桥检测方法的应用，则很好解决了这一问题。双

不对称模式存在两个不同的桥电阻，并且使用双置开关对桥

电阻进行了串联。在具体的应用过程中，有关人员只需要对

系统的开关进行闭合，通过获取电压值和直流系统相关参

数，便可了解绝缘情况。当35kV变电站的直流系统支路出现

问题时，则母线部分的对地电压值会明显降低，此时双不对

称电桥的正负绝缘值出现不均匀下降。通过对双不对称电桥

的应用，可测试单级接地的问题，使得绝缘故障点能够被快

速识别。

（2）使用低频信号检测法

上文提到，35kV变电站系统涉及的范围十分广泛，并且

存在众多回路，单纯使用电桥法无法对接地故障类型进行全

面分析，并且难以在第一时间内发现接电馈线，使得接地故

障的电阻值计算难度增加。为准确快速得到接地馈线与相关

电阻值，在具体的检测环节引入了低频信号检测法。当系统

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