電壓互感器常見故障分析及解決措施分析

江蘇常熟發電有限公司 朱小浩 李 軍 邱岸兵

電壓互感器作為一種特殊的電力變壓器，在當前的發電廠中有著重要的作用，可將電網高電壓降低為變電站內二次回路需要的低電壓，通過對其有效應用及維護可使變電站的運行更加穩定可靠。由于電壓互感器可能會產生一些故障問題，如果不能及時進行維修，會對電廠的整體運行產生影響，不利于變壓器的正常工作。因此，應結合電壓互感器的常見故障問題進行分析，采取有效的措施來解決故障，使其在電力系統中發揮出可靠的功能。

1 電壓互感器概述

電壓互感器中包括了鐵心、一次繞組、二次繞組及絕緣部分，可為變電站中的測量元件、信號元件等設備提供所需的電源。在電壓互感器運行過程中，電壓互感器一次繞組與高壓側相互連接，二次繞組可通過并聯的方式與儀器之間連接起來。即使變電站主電路上的電壓比較高，但二次回路上電壓比較低，可使人員的安全得到有效的保障。電壓互感器根據原理可分成電磁感應式及電容分壓式，其中電磁感應式電壓互感器比部分在220kV及以下電壓等級的變電站中運用，電容分壓式電壓互感器具有與電磁感應式電壓互感器的功能，可將其作為耦合電容器來使用，并且滿足電力載波通信的需求。目前，在電壓互感器中，結合其結構特點可分成單相式及三相五柱式等[1]。

2 電壓互感器常見故障

2.1 諧振過電壓故障問題

諧振過電壓的時候，會使設備的絕緣性受到影響，諧振過電壓持續時間比較長的時候，由于電壓互感器中包含了鐵芯材料，受到磁化及電流關系的影響產生一定的變化，當電壓升高，磁通也會上升。在電壓上升到了一定程度的時候，電壓會持續上升，磁通也會停止，這個時候鐵芯處于飽和情況中。在鐵芯飽和后，互感器二次輸出電壓波形會產生變化，勵磁電流會變大，導致絕緣被破壞，使設備無法正常使用。

2.2 串聯電容末端故障問題

在電網運行過程中，可能會產生電壓互感器電容器末端故障，當沒有結合要求來進行接地處理的時候，會使電壓互感器中的電容器末端與大地間構成電容，還會使高壓電產生，導致對地發電的問題。這種輻射會使電壓互感器中的電子元件受到影響，使電壓互感器在使用過程中無法發揮出有效的作用。在電壓超過了一定范圍的時候，可能會引起電容爆炸的后果。

2.3 過熱故障問題

在電壓互感器工作中，會出現熱量過大的情況，當溫度超出了電壓互感器的可承受范圍的時候，會導致電壓互感器部件被燒毀，還會造成爆炸問題，對變電站的整體運行造成了不利，也無法保證供電的穩定性及安全性，使變電站面臨著一定的損失問題。一般造成220kV變電站電壓互感器過熱故障問題的原因是電壓互感器的電阻過大，由于電阻是產生熱量的源頭，當電壓互感器在運行過程中帶動電阻過大，經過電流會帶來電阻熱的情況，進而使電壓互感器溫度快速上升，造成了互感器的損壞后果[2]。

2.4 絕緣故障

電壓互感器作為一種半絕緣設備，其絕緣性能是影響電壓互感器效果的重要因素，當電壓互感器制作工藝存在問題的時候，比如電壓互感器電容元件制作的環境不夠干燥，會使水分子滲入到電壓互感器電容元件之中，并且在電容元件縫隙中運動，會使電壓互感器的電容器件被高壓擊穿，并且使電壓互感器的絕緣性能降低，其無法實現穩定的運行，因此導致了故障問題。

2.5 老化故障問題

在電子元件中，老化故障問題比較常見，由于工作時間較長，電子元件使用中會出現損傷問題。電壓互感器受到了220kV高壓影響，會使內部電力元件承受較大的電力壓力，這使電壓互感器的電力元件的老化速度加快，導致其損傷程度變大。同時，在工作時間增加的情況下，密封絕緣介質的性能也會受到影響，如果老化的元件繼續工作，會帶來高溫反應，使電壓互感器在高溫條件下產生故障問題。

3 電壓互感器故障解決方式

3.1 利用二次電壓輸出變化判斷故障

在220kV變電站中，電壓互感器運行中會受到較多的因素的影響而產生故障問題?？刹扇∮行У姆绞絹眍A防互感器故障問題，經過對互感器故障問題產生情況的分析可知，在二次電壓輸入產生變化的時候，會對電壓互感器故障進行相應的判斷及監測。應借助二次電壓輸電變化監控來實現對故障的判斷，可結合輸出電壓變化值來采集相應的信息，判斷電壓變化值是否超出了電壓規定值，當超出了的時候需要及時進行處理，使電壓互感器的運行更加安全可靠[3]。

3.2 設置電壓保護裝置

為了避免電壓互感器的電容單元絕緣擊穿問題產生，需要加強其預防?？稍陔妷夯ジ衅鬟\行過程中對電壓互感器的電壓變化進行記錄，為電壓互感器故障判斷及維修提供相應的參考依據，并且保證選擇的維修方式具有可靠性。在實際操作過程中，可選擇在電壓互感器中設置電壓保護裝置的方法，當保護裝置發出了報警信息的時候，可使其得到及時的處理，避免產生安全問題。

3.3 正確進行接地處理

需要對驗收及排查工作加大力度，使電壓互感器的電容末端能夠與大地之間良好地接觸，不會對電壓互感器的使用產生影響。維修人員需要對不同類型的電壓互感器電容部分的接地形式進行了解，能夠掌握其特點，可使接地方式的運用具有合理性，并且對設備運行中的情況進行檢查，避免其中存在隱患帶來影響。

3.4 借助紅外測溫設備進行監測

鐵磁諧振會使一次繞組對二次繞組的絕緣性產生影響，造成避雷器被諧振過電壓擊穿的情況。應對避雷器擊穿情況進行分析，比如氧化鋅避雷器被擊穿的時候，限壓元件擊穿會使鐵磁諧振產生的概率提高；消諧器在吸入大量諧振能量之后會產生較高的熱量，使油溫快速上升，并且對電壓互感器絕緣效果造成影響。應加強對紅外測溫設備的使用，使其實現對電壓互感器設備運行情況的監控。

3.5 合理選擇熔斷器

在電壓互感器中可使用RN2熔斷器，熔斷器的熔絲為鎳鉻材料。通過對熔斷器的合理選擇可使其限制短路電流。通常常規熔斷器熔絲沒有限流及滅弧的作用，當產生了故障問題的時候會導致大范圍停電的后果?？墒褂檬⑸皝硖畛淙酃?，可達到良好的滅弧功能[4]。

4 電壓互感器應用效果的措施

4.1 加強設備元件設計

電壓互感器內部結構比較復雜，包括了較多的設備，當任何一個設備產生了故障會使電壓互感器出現故障，同時，電壓互感器結構維修難度比較高，對維修人員提出了相應的要求。要想使電壓互感器的維護工作順利進行，降低維修的難度，需要結合電廠的實際需求來對電壓互感器進行設計優化，使其內部結構得到改善，可為維修工作的進行帶來幫助。電壓互感器生產商需通過與電壓互感器設計人員及發電廠之間的聯系，使設計人員能夠明確電廠的設計需求，為電壓互感器的設計提供相應的參考依據，幫助設計人員對電壓互感器進行有效的改善。同時，設計人員在開展電壓互感器設計優化工作的時候，需要加強對新材料的使用，可使電壓互感器的使用效果加強，并且使其性能更加穩定可靠。

4.2 落實設備檢修工作

為了使電壓互感器能夠維持良好的狀態，檢修人員應落實對電壓互感器的日常檢修工作，使其功能得到有效保障。通過檢修對電壓互感器的檢修，可發現其中的問題，及時采取措施解決。要去人員應充分了解電壓互感器的原理，對其內部的元件情況有所掌握，可結合電壓互感器的情況來制定相應的維修方案，實現對電壓互感器的全面檢查。在電壓互感器產生了故障問題的時候，對其故障情況詳細分析，明確維修措施。電壓互感器中的元件雖然獨立運行，但是可形成一個整體，當元件產生了問題，會影響設備的運行。在檢修工作中，需要結合設備元件的特點來制定合理的檢修方案，排查可能影響互感電壓器狀態的隱患問題，并且及時安排人員來進行維修，對老化的設備元件進行更換處理，可避免設備元件在運行過程中產生問題。

4.3 嚴格規范設備生產

電壓互感器作為變電站中的重要部分，性能影響著變電站工作效率，為了保證變電站的穩定運行，應對電壓互感器使用性能提出相應的要求。相關部門可制定完善的法律規定，使電壓互感器的生產得到全面的規范，保證其質量及性能[5]。電壓互感器自身的結構具有復雜的特點，在檢修工作中涉及的內容比較多，這使故障檢測的效率受到了一定的影響。當對電壓互感器開展檢修的時候，對人員資源的安排也影響著實際的效果。電壓互感器廠商需要嚴格按照相應的規定來實現對電壓互感器的優化及改進，考慮到制造過程中的細節，可使電壓互感器的質量得到有效的保障，降低電壓互感器產生故障的可能性，使電壓互感器的運行更加可靠。在電壓互感器發生了問題后，應根據當地的應用標準來選擇適合的電壓互感器，對使用的伏安特性比較差、容易飽和的環氧樹脂澆注絕緣電壓互感器進行更換，使用三相五柱式油絕緣電壓互感器可保證其性能穩定性。同時，需要使電力系統中的電壓互感器得到全部更換才可達到更好的效果，為電力系統的運行提供保障。

5 電壓互感器故障解決案例

5.1 故障判斷

某供電企業人員對變電站進行紅外測溫狀態檢修工作的時候發現某段無線PTB相電磁單元溫度比較高，結合外部溫度的情況進行分析，自身溫度超出了正常的范圍，參考相關規定對其溫度比較后，使用綜合致熱型設備判斷的方式來判斷電磁單元，發現電壓互感器有著嚴重過熱的問題，人員通過對母線PT進行取油并且開展實驗測試。在測試中，結合三相油色譜測試得到的結果來分析發現其超出了相應的標準。通過對B相色譜實驗利用三比值法、特征氣體法來進一步分析可知，使用特征氣體法可發現B相的PT總烴比較高，乙炔含量要超出總烴，乙炔站6%的比例，氫氣占氫烴25%的比例?？赏ㄟ^該方式判斷出B相電壓互感器的內部有著比較嚴重的過熱情況。通過對三比值法的運用以及編碼規則可判斷出電壓互感器內部存在著嚴重的過熱問題。經過對三比值法、特征氣體法來進行檢驗可發現B相電壓互感器內部存在嚴重過熱現象。通過對該情況的詳細分析，其可能由引線夾件螺絲松動、繞組閘間短路等因素引起。利用三比值法來分析可判斷電壓互感器油中水分存在著超標的情況，同時內部有著受潮的問題。

5.2 原因分析

內部受潮是由于取油口以及出油口在取油后沒有得到有效的密封，這使機器在運行過程中外部的潮氣、雨水可通過縫隙進入到電壓互感器之中。設備過熱情況受到了多種因素的影響，例如鐵芯飽和繞組匝間短路等。需要通過對現場的實際情況的詳細分析來進一步判斷，經過對電壓互感器的解體情況的判斷可知，過熱情況會使中間變壓器繞組絕緣線路老化問題加劇，影響了其性能，結合相關的維修資料進行分析，電壓互感器在以往經歷過維修，將取油口打開進行取油的時候沒有及時地對取油口進行修復，會使電磁單元被潮氣、雨水影響，在水長時間混合的情況下，產生油污附著在外部金屬元件上，會使外部引線絕緣性受到影響，難以保證元件的正常運行，對設備整體造成了影響。因此，需要結合該故障問題采取有效的方式進行維修[6]。

5.3 維修方案

對于過熱的問題，在設備投入使用前，應在其注油口及取油口部分涂抹上硅酮膠，并且將設備密封好，避免空氣中的水分及雨水進入到注油口中，保證設備內部電子元件的性能。在運行過程中，應停電對注油口進行檢查，保證設備狀態正常，并且完成密封處理，使其符合要求后才可使用。