電壓互感器常見故障及典型案例分析

郭小燕+朱伯濤+閆佳文

摘要：本文介紹了電壓互感器的分類，重點介紹了電壓互感器的常見故障類型，列舉并分析了電壓互感器的典型案例，為實際開展電壓互感器檢修和故障處理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；故障；案例

1 概述

電壓互感器和變壓器類似，用來變換線路上的電壓，用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或用來在線路發(fā)生故障時保護線路中重要設(shè)備，一般容量較小[1-2]。

電壓互感器按照工作原理可以分為電磁式和電容式兩大類。電磁式電壓互感器的工作原理與普通電力變壓器相同，結(jié)構(gòu)原理和接線也相似，但二次電壓很低，容量很小，只有幾十伏安或幾百伏安，且多數(shù)情況下其負荷是恒定的。電壓在110kV及以上的電磁式電壓互感器多為串級式結(jié)構(gòu)，一次線圈分成匝數(shù)相同的兩組，分別繞在上、下鐵心柱上，鐵心對地電位是相電壓的一半。二次線圈套裝在下線心的一次線圈外面。

電容式電壓互感器是由電容分壓器發(fā)展而來的，但直接使用電容分壓器，由于內(nèi)阻較大，使得誤差較大且輸出容量較小。為了提高輸出容量，必須提高電容分壓器的中間電壓，這就需要一個中間變壓器，將電壓降到標準電壓，再接繼電器和儀表。所以電容式電壓互感器是由電容分壓器和電磁單元兩部分組成。為了補償電容器的容抗，在分壓電路中串入補償電抗器L。當Xl=Xc時，電源的內(nèi)阻抗最小，電壓最穩(wěn)定。不致因分壓電容的電壓隨負荷變化而變化。為了消除可能產(chǎn)生的鐵磁諧振，設(shè)置了阻尼電阻Rd。常見的是1/3次諧波，在電磁回路將產(chǎn)生較大的電流和過電壓，對互感器、二次設(shè)備將造成危害，并可能導(dǎo)致保護裝置誤動作。為了實現(xiàn)過電壓保護，設(shè)置避雷器保護裝置。

2 電壓互感器常見故障

2.1電壓互感器本體故障

高壓熔斷器熔體連續(xù)熔斷2～3次（指10～35kV電壓互感器）；內(nèi)部發(fā)熱，溫度過高；內(nèi)部有放電聲或其它噪聲；電壓互感器嚴重漏油、流膠或噴油；內(nèi)部發(fā)出焦臭味、冒煙或著火；套管嚴重破裂放電，套管、引線與外殼之間有火花放電。電壓互感器有上述故障之一時，應(yīng)立即停用。

2.2電壓互感器一次側(cè)高壓熔斷器熔斷

電壓互感器在運行中，發(fā)生一次側(cè)高壓熔斷器熔斷時，運行人員應(yīng)正確判斷，匯報調(diào)度，停用自動裝置，然后拉開電壓互感器的隔離開關(guān)，取下二次側(cè)熔絲（或斷開電壓互感器二次小開關(guān)）。在排除電壓互感器本身故障后，調(diào)換熔斷的高壓熔絲，將電壓互感器投入運行，正常后投上自動裝置。

2.3電壓互感器二次側(cè)熔絲熔斷（或電壓互感器小開關(guān)跳閘）

在電壓互感器運行中，發(fā)生二次側(cè)熔絲熔斷（或電壓互感器小開關(guān)跳閘），運行人員應(yīng)正確判斷，匯報調(diào)度，停用自切裝置。二次熔絲熔斷時，運行人員應(yīng)及時調(diào)換二次熔絲。若更換后再次熔斷，則不應(yīng)再更換，應(yīng)查明原因后再處理。

2.4電壓互感器二次回路故障

電壓互感器二次回路常見故障包括熔斷器熔斷，隔離開關(guān)輔助接點接觸不良，二次接線松動等。故障的結(jié)果是使繼電保護裝置的電壓降低或消失，對于反映電壓降低的保護繼電器和反映電壓、電流相位關(guān)系的保護裝置，如方向保護、阻抗繼電器等可能會造成誤動和拒動。

3 典型案例分析

3.1電磁式電壓互感器諧振故障

故障現(xiàn)象：中性點非有效接地系統(tǒng)中，三相電壓指示不平衡。一相降低（可為零）而另兩相升高（可達線電壓），或指針擺動，可能是單相接地故障或基頻諧振。如三相電壓同時升高，并超過線電壓〈指針可擺到頭〉，則可能是分頻或高頻諧振。中性點有效接地系統(tǒng)，母線倒閘操作時，出現(xiàn)相電壓升高并以低頻擺動，一般為串聯(lián)諧振現(xiàn)象。

故障處理：操作前應(yīng)有防諧振預(yù)案，準備好消除諧振措施。操作過程中，如發(fā)生電壓互感器諧振，應(yīng)采取措施破壞諧振條件以消除諧振。在系統(tǒng)運行方式和倒閘操作中，應(yīng)避免用帶斷口電容的斷路器投切帶有電磁式電壓互感器的空母線，運行方式不能滿足要求時，應(yīng)采取其他措施，例如更換為電容式電壓互感器。對電容式電壓互感器應(yīng)注意可能出現(xiàn)自身鐵磁諧振，安裝驗收時對速飽和阻尼方式要嚴格把關(guān)，運行中應(yīng)注意對電磁單元進行認真檢查，如發(fā)現(xiàn)阻尼器未投入或出現(xiàn)異常，互感器不得投入運行。

預(yù)防措施：從技術(shù)上考慮，為了避免鐵磁諧振，可以采取以下措施：選擇勵磁性好的TV或改用電容式TV，在同一個10kV配電系統(tǒng)中，應(yīng)盡量減少TV的臺數(shù)；在三相TV一次側(cè)中性點串接單相TV或在TV二次開口三角處接入阻尼電阻；在母線上接入一定大小的電容器，使容抗和感抗的比值小于0.01，避免諧振；系統(tǒng)中性點裝設(shè)消弧線圈；采用自動調(diào)諧原理的接地補償裝置，通過過補、全補和欠補的運行方式，可以解決此類問題。

3.2電壓互感器二次短路

故障現(xiàn)象：電壓互感器二次短路，會使二次線圈產(chǎn)生很大短路電流，燒損電壓互感器線圈，以至?xí)鹨?、二次擊穿，使有關(guān)保護誤動作，儀表無指示。因為電壓互感器本身阻抗很小，一次側(cè)是恒壓電源，如果二次短路后，在恒壓電源作用下二次線圈中會產(chǎn)生很大短路電流，燒損互感器，使絕緣損害，一、二次擊穿。失掉電壓互感器會使有關(guān)距離保護和與電壓有關(guān)的保護誤動作，儀表無指示，影響系統(tǒng)安全，所以電壓互感器二次不能短路。

電壓互感器正常運行時，由于二次負載是一些儀表和繼電器的電壓線圈阻抗大，基本上相當于變壓器的空載狀態(tài)，互感器本身通過的電流很小，它的大小決定于二次負載阻抗的大小，由于TV本身阻抗小，容量又不大，當互感器二次發(fā)生短路，二次電流很大，二次保險熔斷影響到儀表的正確指示和保護的正常工作，當保險容量選擇不當，二次發(fā)生短路保險不能熔斷時，則TV極易被燒壞。

預(yù)防措施：一般電壓互感器在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器，只有35kV及以下的互感器中，在高壓側(cè)才有熔斷器，當互感器發(fā)生故障時，將其從高壓電路中切除。

4總結(jié)

電壓互感器是電網(wǎng)的主流設(shè)備，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，更好的了解電壓互感器的分類，尤其是了解電壓互感器的故障類型，有效的開展典型故障案例分析，有助于提高現(xiàn)場檢修人員的技能水平，進一步增強電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]河北省電力公司組編.變電檢修現(xiàn)場技術(shù)問答.中國電力出版社，2013.

[2]郭賢珊.高壓開關(guān)設(shè)備生產(chǎn)運行實用技術(shù).北京：中國電力出版社，2008.

作者簡介：郭小燕（1979-），男，學(xué)歷：研究生，單位：國網(wǎng)河北電力培訓(xùn)中心，研究方向：變電設(shè)備檢修.endprint