電壓互感器常見故障及異常分析

文/張海芳

1 引言

電壓互感器是由一、二次線圈、鐵芯和絕緣材料組成的帶鐵芯的變壓器。作為一種電壓變換裝置，電壓互感器的主要作用是電壓變換和電壓隔離。可以將高壓回路或低壓回路的高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓（如100V），為測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電服務(wù)。此外，電壓互感器也可以從一次線路取電并給二次回路供電。

電壓互感器作為一種電壓轉(zhuǎn)換裝置，在保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行中承擔(dān)著非常重要的作用。在長期的運(yùn)行中，電壓互感器容易發(fā)生故障，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響。本文對電壓互感器的常見故障及異常進(jìn)行分析，并對電壓互感器各類的處理進(jìn)行討論，并對電壓互感器的日常維護(hù)進(jìn)行論述。

2 電壓互感器的常見故障及異常分析

2.1 鐵芯片間絕緣損壞

互感器在長期運(yùn)行中鐵芯片間的絕緣不良、或長期運(yùn)行在惡劣環(huán)境中如高溫環(huán)境下，導(dǎo)致鐵芯片間的絕緣老化，絕緣損壞后會(huì)導(dǎo)致電壓互感器在運(yùn)行過程中溫度上升，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理甚至?xí)鸹馂?zāi)。

2.2 接地片與鐵芯接觸不良

若電壓互感器的螺絲沒有擰緊、接地片沒有插緊，互感器在長期的運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生接地片與鐵芯接觸不良的現(xiàn)象，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓互感器在運(yùn)行中鐵芯和油箱之間會(huì)有啪啪的放電聲。

2.3 鐵芯松動(dòng)

若電壓互感器的鐵芯片間發(fā)生松動(dòng)、或未夾緊，會(huì)導(dǎo)致鐵芯在運(yùn)行中出現(xiàn)松動(dòng)，使得電壓互感器在運(yùn)行中會(huì)有不正常的噪聲及振動(dòng)。

2.4 繞組匝間短路

若電壓互感器長期工作在過載狀態(tài)下、或絕緣老化、或制造工藝不佳，使得電壓互感器的繞組匝間發(fā)生短路，導(dǎo)致電壓互感器的溫度迅速上升，高壓熔斷器發(fā)生熔斷同時(shí)有啪啪的放電聲，此外，還使得二次側(cè)電壓表的指示忽高忽低，不穩(wěn)定。

2.5 繞組斷線

若電壓互感器的線路焊接不良、引出線不合格及機(jī)械強(qiáng)度不夠，會(huì)導(dǎo)致繞組的引線發(fā)生斷裂。當(dāng)發(fā)生斷裂時(shí)，短線處會(huì)發(fā)生電弧、同時(shí)有放電聲，短線出的電壓表讀數(shù)降低甚至為0，是的電壓互感器無法正常工作。

2.6 繞組對地絕緣擊穿

當(dāng)互感器內(nèi)的繞組發(fā)生老化、或繞組內(nèi)有異物、絕緣受潮、嚴(yán)重缺油或過電壓擊穿時(shí)，互感器內(nèi)的繞組對地絕緣會(huì)發(fā)生擊穿，導(dǎo)致高壓側(cè)的熔斷器發(fā)生連續(xù)熔斷，同時(shí)有放電聲。

2.7 繞組相間短路

互感器在長期運(yùn)行中繞組絕緣會(huì)老化、絕緣油受潮及短缺，會(huì)導(dǎo)致互感器的高壓側(cè)的熔斷器發(fā)生熔斷，油溫迅速上升，油甚至?xí)姙R、冒煙，如不及時(shí)處理會(huì)引起火災(zāi)。

2.8 套管間放電閃絡(luò)

互感器在長期運(yùn)行中，套管如遇到突然施加的外力而導(dǎo)致被機(jī)械損傷，亦或有小動(dòng)物進(jìn)入套管，導(dǎo)致套管內(nèi)污染嚴(yán)重，進(jìn)而使得絕緣效果減弱。這會(huì)引起套管間發(fā)生放電閃絡(luò)，高壓側(cè)的熔斷器發(fā)生熔斷。

3 電壓互感器的主要故障的處理

3.1 電壓互感器回路斷線的處理

當(dāng)電壓互感器的回路發(fā)生斷線時(shí)，首先應(yīng)停用其所帶的繼電保護(hù)裝置，確保其發(fā)生誤動(dòng)。其次，分析回路斷線的原因，如因二次回路發(fā)生故障，則應(yīng)根據(jù)檢測儀表的來測量設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)不要改變設(shè)備的運(yùn)行方式，避免誤操作的發(fā)生。進(jìn)一步檢查熔斷器高壓側(cè)、低壓側(cè)有無發(fā)生熔斷，如發(fā)生熔斷，應(yīng)立即進(jìn)行更換，并進(jìn)行原因分析，避免熔斷的再次發(fā)生。最后檢查二次回路電壓的接點(diǎn)是否工作正常，有沒有發(fā)生斷線、松動(dòng)的現(xiàn)象，切換回路有沒有接觸不良的現(xiàn)象，二次側(cè)的自動(dòng)空氣開關(guān)是否脫扣。確保二次回路的正常工作。

3.2 高、低壓熔斷器熔斷的處理

電壓互感器在長期工作中發(fā)生高、低壓熔斷器熔斷時(shí)，首先應(yīng)復(fù)歸信號，檢查是哪側(cè)熔斷器發(fā)生熔斷。若低壓熔斷器發(fā)生熔斷，應(yīng)立即更換低壓東短期。若高壓熔斷器發(fā)生熔斷，應(yīng)拉開高壓側(cè)隔離開關(guān)并取下低壓側(cè)熔斷器，實(shí)施驗(yàn)電、放電處理后，更換高壓熔斷器。在更換后，如若熔絲再次熔斷，則應(yīng)立即查明原因并進(jìn)行處理。

3.3 電壓互感器本體故障的處理

電壓互感器如若高壓熔斷器連續(xù)熔斷2-3次，或內(nèi)部有啪啪的放電聲或其他噪聲，發(fā)生冒煙或焦味，互感器發(fā)生漏油，則應(yīng)迅速停止該電壓互感器的使用。同時(shí)更換新的電壓互感器，并觀察新的互感器的工作狀態(tài)。

4 電壓互感器日常巡檢內(nèi)容

為確保電壓互感器的正常工作，應(yīng)在對變電站的檢查和維護(hù)時(shí)對電壓互感器給予高度的重視。首先，應(yīng)檢查互感器的標(biāo)示牌是否完好，瓷瓶應(yīng)保持清潔、完整，確保瓷瓶無損壞及裂紋，無放電痕跡及電暈聲響。其次，應(yīng)檢查電壓互感器的壓力指示是否正常，當(dāng)壓力低于0.4Mpa時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整，確保壓力指示不能低于0.4Mpa。

注意聽電壓互感器的內(nèi)部的聲音是否正常，確保互感器內(nèi)部無劇烈震動(dòng)聲和放電聲，尤其在外部線路接地時(shí)，更應(yīng)該對此認(rèn)真檢查。

認(rèn)真檢查高壓側(cè)的導(dǎo)線接頭處的溫度不能過高，以避免二次線纜及導(dǎo)線沒有發(fā)生損傷及腐蝕。同時(shí)對二次端子箱的密封性進(jìn)行檢查，確保其封閉良好，同時(shí)檢查二次線圈的接地線是否穩(wěn)固，確保沒有松動(dòng)和晃動(dòng)，保證箱內(nèi)的干燥和清潔。

5 電壓互感器燒毀故障案例分析

5.1 故障現(xiàn)象

某新建的35kV變電所有兩段10kV母線，每段都裝有由三臺電壓互感器組成的電壓互感器組。將10kV母線分段投入試運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)讦┒文妇€送電后，該段母線上的電壓互感器二次側(cè)電壓值出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，而且開口三角處出現(xiàn)很高的電壓。技術(shù)人員立即停電對10kV母線及電壓互感器等作了全面的檢查和測試，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。再次投入運(yùn)行時(shí)，三相電壓仍然很不平衡，而且使該組互感器中的兩相很快燒損。于是換上不同廠家生產(chǎn)的、經(jīng)全面試驗(yàn)合格的互感器進(jìn)行幾次試投，但二次側(cè)電壓值有時(shí)正常，有時(shí)又不正常，而且每次投人的電壓數(shù)值也不相同，并伴有接地信號。

5.2 故障原因分析

這種現(xiàn)象實(shí)際上就是供電系統(tǒng)中偶然發(fā)生的鐵磁諧振。當(dāng)供電線路各相對地電容形成的容抗與線路上，所接入的電壓互感器各相的綜合感抗數(shù)值相近或相等時(shí)；就發(fā)生鐵磁諧振。因?yàn)樵?0kV母線段試送電時(shí)，各相的容抗XC較大。單組電壓互感器的各相的感抗XL值也較大，兩者數(shù)值接近。

出現(xiàn)各相電壓不平衡，而且每次投入時(shí)電壓數(shù)值又不斷變化，由于各相母線對地的相對位置不同，所以各相對地電容的大小有差異；另外每次投人電壓互感器時(shí)，各相的接觸電阻以及同期性都隨手車推人的速度、力量大小的變化而變化，所以引起的各相諧振程度也就不一樣。各相電壓在鐵磁諧振時(shí)的嚴(yán)重不平衡，使電壓互感器組二次側(cè)開口三角處感應(yīng)出很高的電壓。鐵磁諧振對供電系統(tǒng)的危害是很大的。它可引起供電系統(tǒng)中供電線路三相、兩相或單相對地電壓升高，使電氣設(shè)備或線路中的絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿，造成接地或短路從而引起大面積停電事故。它也可能使變壓器、斷路器的套管發(fā)生閃絡(luò)和損壞，或避雷器爆炸等。

5.3 故障解決措施

可以采取改變供電系統(tǒng)中一些電氣參數(shù)，以破壞產(chǎn)生諧振條件的辦法。如可在電壓互感器的開口三角處并接30～60Ω、500W左右的阻尼電阻；或在電壓互感器高壓側(cè)的中性點(diǎn)到地之間串接一只9kΩ、150W的電阻，用以削弱或消除引起系統(tǒng)諧振的高次諧波。當(dāng)系統(tǒng)中只有一組電壓互感器投入時(shí)，可投入部分備用線路，以增加分布電容值來防止諧振的發(fā)生。