輸變電中電壓互感器故障分析

摘要：在使用電壓互感器的過程中，必須確保相位的正確性，保證接線極性的正確對應，方可以確保其正常運行。否則，一旦二次側(cè)發(fā)生短路，就會導致負載阻抗為零，并且大量短路電流，會導致互感器發(fā)熱甚至燒毀。情況嚴重時，可能還會引發(fā)設備爆炸。為了能夠有效避免此類問題的發(fā)生，本文從分析電壓互感器工作原理入手，研究了輸變電中電壓互感器常見故障類型，并針對故障分析方法及其注意事項進行了相關(guān)探究，希望所提出的觀點與建議能夠為輸變電中電壓互感器故障次數(shù)的減少做出積極貢獻。

關(guān)鍵詞：輸變電；電壓互感器；故障分析

電壓互感器是輸變電中的重要組成部分，也是電力系統(tǒng)輸送電能的關(guān)鍵設備之一。保證電壓互感器長期穩(wěn)定工作，并改善其運行質(zhì)量，是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展過程中的一個重要環(huán)節(jié)。對此，有必要針對輸變電中電壓互感器常見故障問題及其原因進行探究，以便針對性地提出故障防范措施與排除方法。同時，還需要借助各項智能技術(shù)，從根本上監(jiān)測電壓互感器運行質(zhì)量，為供電質(zhì)量提供有力保障。只有這樣，我們才能保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

一、電壓互感器工作原理分析

電壓互感器第一次線圈匝數(shù)較大，需接在可測高壓電上。第二次線圈匝數(shù)較小，需接在有電流的測量設備上以及繼電器壓力線圈上，在操作電壓互感器時，近乎處于空載狀況。另外，電壓互感器處于正常運行狀態(tài)下電阻極小。但是，一旦其副邊發(fā)生短路故障，電壓就會迅速擴大，致使線圈遭到破壞。為了故障影響程度得到有效控制，在電壓互感器原邊接有熔斷器，并且保證副邊的可靠連接，避免原、副邊出現(xiàn)絕緣故障時，對人身安全和電氣設備造成危害。電壓互感器的工作原理是改變電路上的電流，這一點與變壓器較為相似，但二者的目的存在差異。變壓器轉(zhuǎn)換電流的目的是傳遞能量，所以電壓器的體積與運行負荷均比較大。而電壓互感器改變電流的目的是給測量儀器和繼電保護提供電能，其輸出功率最低時只有幾伏安，較高時僅達到數(shù)十伏安，最高情境下也不會超出一千伏安。所以，輸變電中電壓互感器在實際應用過程中具有負荷小，運行穩(wěn)定等優(yōu)勢[1]。

二、變電站中電壓互感器常見故障問題

（一）電容單元絕緣部分被擊穿

在常規(guī)情況下，電壓互感器中的電容器負責承受大部分電流。但是，電容器的容量絕緣隔離區(qū)域非常容易被大電流穿透，而且一旦發(fā)生此類問題，就會導致電容器喪失承受大電流時的降壓功能。要想防范此類問題，需要在選購電壓互感器時，選擇具有較強絕緣隔離性能的電壓互感器。目前，市場上有一種有機綜合絕緣隔離油，通過使用它可以使電壓互感器的絕緣隔離功能獲得大幅度提升。此外，在選擇電壓互感器時，推薦選擇帶有包裝容器折線設計的電壓互感器產(chǎn)品。因為通過此項設計，可以大大減少生產(chǎn)電壓互感器過程中周圍環(huán)境當中的電流，從而大幅降低電壓互感器中容量被大電流擊穿的可能性。

（二）電容末端接地接觸不良

在安裝變電站電壓互感器折過程中，時常因為一些不規(guī)范的作業(yè)行為，導致電壓互感器末端與大地之間產(chǎn)生電容。同時，還伴隨著高壓對土地放電的情況，由此產(chǎn)生高壓輻射。當高壓輻射達到一定程度時，極易對電壓互感器中的電器元件造成損害，有些電壓互感器甚至因此失去作用功效。當電流過高時，還存在較大的電容器爆炸隱患，這必然會對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成巨大危害。

（三）電壓互感器過熱引發(fā)故障

在電壓互感器實際運行的過程中，經(jīng)常發(fā)生過熱現(xiàn)象。當電壓互感器長時間處于高溫狀態(tài)下，就會導致其內(nèi)部某些零件因無法承受高溫而損壞，甚至發(fā)生自燃、自爆。另外，如果電壓互感器過熱，還會給電力用戶安全用電構(gòu)成較大威脅，還會在一定程度上加大供電設備維修工作量，引發(fā)一系列不必要的損失。之所以會出現(xiàn)變電站電壓互感器過程這一現(xiàn)象，主要原因之一是電壓互感器中的電流過大，電流在經(jīng)過電源時，生成巨大的電流輸出熱量，如果這種熱量超出電壓互感器所能承受的范圍，就會因為過熱造成零件破裂甚至自爆。

（四）器件存在漏油現(xiàn)象

有些變電站電壓互感器因為底部密封效果不佳，引發(fā)內(nèi)部油箱漏油問題，就會導致空氣中的水分進入到油箱內(nèi)部。一段時間之后，電壓互感器由于受到潮濕空氣的侵蝕作用，不僅運行效率會明顯下降，還會對其正常應用功能的發(fā)揮造成嚴重影響。當漏油量達到一定程度時，就會導致油箱內(nèi)部的油量低于下降，而本應該浸泡在油液中的電容芯子則會發(fā)生脫油現(xiàn)象，使得電容板與斷面之間出現(xiàn)一定距離，從而引發(fā)放電現(xiàn)象，導致電壓互感器內(nèi)部的電容器被擊穿，這將對電壓互感器的準確性造成嚴重影響。

（五）電子器件年久失修

有些輸變電電壓互感器電子元件由于年久失修，存在老化問題，甚至有些電子元件由于老化程度嚴重，其功能瀕臨于失效。因為大電流會對電壓互感器的內(nèi)部元件造成較大的功率影響，進而加快其老化速度，而且損傷程度大，而且范圍較廣。而隨著運行距離的增長，并在大電流的影響下，對絕緣材料特性的表現(xiàn)也會有較大的變化。有些老化器件如何持續(xù)使用，就會出現(xiàn)高溫反應，使得高壓變壓器處于高溫狀態(tài)下，這必然會造成巨大的安全隱患。

另外，在電壓互感器生產(chǎn)廠家在進產(chǎn)品加工時，如果在密封環(huán)節(jié)質(zhì)量不達標，便會導致電壓互感器在后續(xù)使用過程中出現(xiàn)受潮問題，這一問題必然會加快某些電子器件的老化速度。

（六）電磁單元發(fā)生故障

電磁單元由眾多元件構(gòu)成，不僅比較靈敏，還容易發(fā)生破碎，其中任意一個構(gòu)成元件發(fā)生問題，都會導致整個電磁性單元出現(xiàn)故障。由于電磁單元是電壓互感器當中的主要構(gòu)成設備，一旦其出現(xiàn)故障，必然會對電壓互感器的運行效果造成嚴重影響。電磁性單元故障主要原因是電壓互感器長期處于溫度、濕度過高的工作環(huán)境下，致使電磁性單元受潮，進而對某些元件的繞組阻性造成負面影響，外加電磁性單元本身具有敏感性強、易損傷等特性，所以存在較高的故障幾率。另外，如果存在電磁單元搬運方式不當、存儲方式不合理等情況，也極易導致電磁單元破損。

三、電壓互感器故障防范措施

（一）加強設備監(jiān)控管理

隨著電力電網(wǎng)建設范圍的不斷擴大，傳統(tǒng)的電壓互感器檢測方法已經(jīng)無法滿足供電系統(tǒng)發(fā)展要求。對此，有必要引進最先進的科學技術(shù)和監(jiān)測儀器，構(gòu)建起動態(tài)化、全過程監(jiān)測模式。比如采用紅外線成像儀對變電站電壓互感器運行狀態(tài)監(jiān)測，再通過紅外線成像的方式，幫助監(jiān)測人員查看電壓互感器內(nèi)電子部件是否存在過熱現(xiàn)象。還可以運用鐵磁諧振法，對電壓互感器制音電流情況、電壓互感器結(jié)構(gòu)中的鐵心飽和情況進行測試；還可以建立起信息化系統(tǒng)平臺，針對電壓互感器維修工作進行信息化管理。同時，借助信息技術(shù)對電壓互感器正常情況進行實時監(jiān)測。在發(fā)生故障之前，能夠確保能夠第一時間識別到風險隱患。一旦監(jiān)測對象發(fā)生故障問題，及時鎖定故障區(qū)域，并對其進行智能化故障排查，將故障影響控制在最小范圍以內(nèi)。同時在信息化系統(tǒng)平臺的操作界面上，還要彈出提示框，將完整的故障信息呈報給工作人員，以便于及時開展故障維修工作，確保輸變電中電壓互感器及相關(guān)供電設備的正常運行[2]。

（二）注重器件性能提升與維護

要想保證變電站電壓互感器的長期穩(wěn)定運行，相關(guān)工作人員要定期開展電壓互感器日常測試工作。為了保證此項工作的有效性，需要確保以下幾個方面：

首先，測試人員要充分電壓互感器相關(guān)理論知識，全面了解電壓互感器內(nèi)在元器件的基本情況以其使用特性，并明確一些常見故障的形成機理，以便于在測試過程中及時察覺和排查故障隱患的同時，找到問題的解決對策，從而確保故障因素的有效排除。

其次，電壓互感器的結(jié)構(gòu)較為復雜，雖然絕大多數(shù)元器件都處于獨立工作的狀態(tài)，但又涉及多個元器件的相互配合，最終形成整機，這就意味著任何一個元器件出現(xiàn)故障問題都會導致電壓互感器整機發(fā)生故障。因此，在生產(chǎn)制造電壓互感器的過程中，務必嚴格執(zhí)行國家相關(guān)標準，落實好元器件各項設計參數(shù)要求。在產(chǎn)品出廠之前，做好質(zhì)量檢驗工作，剔除掉不合格產(chǎn)品，確保元器件出廠時品質(zhì)全部檢驗合格。

最后，在電壓互感器投入使用之后，需要相關(guān)人員針對所有設備元器件的運行情況均給予持續(xù)性關(guān)注。依據(jù)不同元器件的特點，要制訂合理檢測周期，明確檢測目標及檢測方法。在此環(huán)節(jié)中，要著重查看元器件是否存在潛在功能失效、故障隱患以及老化問題。如果確認存在上述問題，要立即予以更換。如無需更換，則要采取正確方法對其進行維護與保養(yǎng)，確保其各項功能的正常使用，從源頭上防范電氣設備故障，確保輸變電中電壓互感器的長期穩(wěn)定運行。

（三）選用全密封型產(chǎn)品

為有效避免電壓互感器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，必須采用金屬材料并按照全密封方式進行生產(chǎn)加工。同時，供電企業(yè)在變電站的建設中，針對采購環(huán)節(jié)要加大嚴管力度，確保從正規(guī)渠道采購優(yōu)質(zhì)的電壓互感器及相關(guān)元器件，避免劣質(zhì)產(chǎn)品流入到電力施工環(huán)節(jié)，杜絕隱患。老舊互感器需要定期管理和更新，膠墊和橫膈膜也需要定期替換。如果橫膈膜上存有積水，需要測試其絕緣性并及時更換。而充氮氣密閉的電壓互感器則需要經(jīng)常性、常態(tài)化測試。對于絕緣性能不佳、密閉性較差的老舊互感器，可考慮分期分批逐步更新或進行技術(shù)改造，以提升變電所和電壓互感品的穩(wěn)定性。但在改造過程中，需要按照國家相關(guān)標準開展實驗，確保技術(shù)改造方案的先進科學性與實用性，為技改效果提供可靠保障。總之，供電企業(yè)需要細心管理和耐心維護電壓互感器，從源頭上消除潛在隱患，確保設備的長期穩(wěn)定運行，以保障電網(wǎng)的安全運行。

（四）避免元器件受潮

電壓互感器受潮的主要原因是設備密封不嚴，為此需要拆下油箱并排放被污染的油。在這個過程當中，首先需要采取有效的干燥措施，確保電壓互感器內(nèi)部的干爽程度。同時需要更換電容器絕緣油，確保相關(guān)設備絕緣效果符合要求。其次，需要對油箱進行維護，防止出現(xiàn)漏油問題并定期檢查設備的使用狀況和故障隱患，確保其絕緣性能可靠。最后，還需要注意檢查日常的油箱管理，對相關(guān)元器件進行維修保養(yǎng)，避免出現(xiàn)螺絲、工作橡膠墊圈存在松動問題，以充分保障設備的長期文段運行。

（五）防止絕緣失效和電容被擊穿

在變電站電壓互感器運行過程中，需要建立起完善可行的監(jiān)測制度。工作人員應定期對電壓互感器運行數(shù)據(jù)變動情況進行記錄，以便于發(fā)生突發(fā)情況時，能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)對問題原因加以分析，盡快提出有效的解決方案。另外，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)建立起一套數(shù)據(jù)庫，使工作人員便可以有針對性的制訂變電站電壓互感器的預防工作和防范措施，以有效保障電網(wǎng)安全。一旦出現(xiàn)故障，保護裝置會及時發(fā)出警報信息，提醒工作人員進行故障處理，從而大大減少電網(wǎng)故障給電力用戶所帶來的損失的影響[3]。

（六）防范電容末端接地接觸不良

變電站工作人員要針對電壓互感器線路連接情況加大檢查力度，確保電壓互感器線路末端與大地連接狀態(tài)良好，消除相關(guān)隱患問題。負責此項工作的人員要全面掌握各類電壓互感器的接線方式或接地方法，同時具備較強的責任意識與崗位經(jīng)驗，避免存在工作疏忽與質(zhì)量缺陷，以確保變電站以及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行。變電所工作人員有必要編制一份極具指導意義的設備保養(yǎng)計劃，明確具體的工作內(nèi)容、進度排期以及完成質(zhì)量。在保養(yǎng)過程中，要著重針對電壓互感器細節(jié)和容易疏忽的細節(jié)之處進行檢查，采用信息技術(shù)針對關(guān)鍵設備運行情況進行全天候監(jiān)測，減少或避免突發(fā)狀況不會發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)問題及時對其進行妥善處理，提高變電站和電網(wǎng)系統(tǒng)運行質(zhì)量。

四、相關(guān)注意事項

電壓互感器出現(xiàn)故障時，維修人員要第一時間趕赴現(xiàn)場。首先查看后臺機的電壓狀態(tài)，之后再檢測是否存在油位上升、冒煙、燒焦跡象以及異響，基本鎖定故障位置。如果電壓互感器內(nèi)部沒有發(fā)現(xiàn)任何異常，可以使用萬用表針對各組空開二側(cè)電流情況進行檢測。如果某相電流量值存在下降現(xiàn)象或者歸零，而開口三角處顯示零序電壓，則要查看電壓互感器的端子箱線是否存在異常。通過上述故障檢測步驟，便可對電壓互感器的內(nèi)部問題原因做出基本判斷，之后便可以制訂相應的維修方案。

當確認故障后，要第一時間實施線路斷電處置，將故障影響控制在最小范圍以內(nèi)。輸變電中電壓互感器存在多種故障誘發(fā)因素，每一種因素引發(fā)的故障都具有不同的處理對策。比如電壓互感器因為受潮引發(fā)故障，要優(yōu)先針對電子產(chǎn)品部件中的絕緣組件功能進行檢測，找到受潮的部位，查明受潮的原因，之后再對電壓互感器中各無器件進行電氣試驗，針對發(fā)生故障的元器件進行故障維修，當確認維修效果符合要求之后，方可再次投入使用，確保維修工作的有效性與高效性，從而為變電站的運行質(zhì)量提供支持。

五、結(jié)束語

電壓互感器是220kV以上變電所電能供應過程中的主要元件，常見故障問題是影響變電站高效平穩(wěn)運行的主要因素之一。為保證變電站各項設施的高效平穩(wěn)運行，將電力能源安全送達千家萬戶，有必要針對電壓互感器進行綜合管理，制訂相應的防范措施與維修技術(shù)方案，同時加強運行維修管理，確保電壓互感器始終保持良好的運狀態(tài)。對此，需要供電部門及相關(guān)工作人員增強提高責任意識，形成“預防為主、維修為輔”的管理思路，通過加強培訓和技能提升，提高人員的專業(yè)素養(yǎng)和實戰(zhàn)能力，為變電站的安全運行提供支持與保障。

作者單位：顧安娜 山東泰開互感器有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]張楠林.電壓互感器故障引起全站失壓的事故分析和對策[J].四川水利， 2015，36（04）：66-67.

[2]譚力強，易仕敏，林少華.變電站高壓母線電壓互感器故障調(diào)度處理方法的探討[J].廣東電力，2012，25（01）：110-115.

[3]盧錦祥.輸變電中電壓互感器故障分析及解決措施[J].科技資訊，2009（04）：145.