關于容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中常見故障和解決措施的分析

■文/何興華 （廣東電網公司江門供電局）

一、電壓互感器工作原理

電壓互感器的本質就是特殊變壓器。電壓互感器內部有兩個繞組，一個一次繞組，一個是二次繞組，這兩個繞組的內芯是鐵芯。兩個繞組和鐵芯都是由絕緣保護，使兩個繞組之間、繞組和鐵芯之間形成電隔離。電壓互感器在系統(tǒng)中運行時，一次繞組與線路并聯(lián)，二次繞組與儀器和儀表相連。因此在測量高壓線路上的電壓時，盡管一次電壓較高，但是二次電壓較低，這樣就可以保護操作人員和儀器儀表的安全。

二、容式電壓壓互感器常見故障和解決措施

在電壓互感器的使用過程中會經常出現(xiàn)一些故障，這些故障分為：互感器本身故障、高壓側熔斷器故障、二次回路故障。

1、電壓互感器本體故障分析和解決

1）高壓保險在使用中連續(xù)熔斷兩次；其原因可能是互感器內部產生了硬件損壞。2）互感器內部異常發(fā)熱，溫度過高；其原因可能是電壓互感器內部的線圈間短路或者接地，此時如果高壓保險絲不能及時熔斷，就會引起機體過熱而引發(fā)火災。3）互感器內部出現(xiàn)異常聲響，造成這一現(xiàn)象的原因可能是內部短路、接地或者用來固定的螺絲松動或者內部絕緣環(huán)損壞。4）互感器或者引出線的接口出現(xiàn)噴油、漏油、流膠等，原因是內部過熱。5）從互感器內部發(fā)出異味、冒煙、著火；原因可能是內部發(fā)熱并且絕緣體燒毀。6）互感器套管嚴重破裂并放電；原因是套管、引線、外殼之間有火花放電。7）嚴重漏油甚至看不到油面，這種情況是由于嚴重的漏油導致鐵芯暴露，當雷擊線路或者內部過電壓的時候，就會引發(fā)互感器燒毀。

對這些互感器內部的故障進行總結，大多是由電力受潮、腐蝕、損傷二次繞組、接地短路或者一相短路接地、相間短路等。內部故障往往出現(xiàn)在高壓保險熔斷之前，這時互感器不會自動隔離，所以在出現(xiàn)上述故障時應當進行停機進行檢查、修理。

2、電壓互感器高壓側熔絲熔斷

(1）故障原因

1）互感器內部的線圈發(fā)生匝間、層間或者相間短路等故障2）電壓互感器一、二次回路故障，這可能造成互感器電流過載。如果電壓互感器二次側熔斷電阻的容量不夠，也可以造成一側熔斷故障。3）中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生了一相接地，這樣就會導致兩相電壓升高盡3倍；或者間歇性電弧接地，也可能產生電壓過載。這些過載的電壓就會使互感器鐵芯飽和，從而使電流在瞬間急劇增加，由此造成熔斷。4）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。在中性點不接地系統(tǒng)中，如果發(fā)生單相接地或者用戶電壓互感數(shù)量突然增加，這樣母線或者線路的電容和電壓互感器間的電感形成振蕩回路，在一定的條件下就會引發(fā)鐵磁諧振故障。這時，電壓互感器上的電壓和電流都會產生過載。電流的急劇變化除了導致一次側熔絲熔斷，還會導致電壓互感器燒毀。

(2）系統(tǒng)鐵磁諧振產生原因

鐵磁諧振是對電壓互感器危害較為嚴重的一種故障誘因，在正常的使用過程中，諧波共振導致的故障較為常見且危害較大。分析造成原因有： 1）接線方式。電源中性點不接地而電壓互感器中性點接地，系統(tǒng)中的某些設備具備這樣的對地電容，容易形成諧振。2）電路參數(shù)情況。線路電感與電容產生的自頻率小于或者接近共振頻率，當電感因為磁路保護而較小時，回路自振的頻率才能增加達到共振頻率。另外，電路中的電阻值應小于臨界值，而且電感的非線性變化范圍增大也是產生諧振的原因。3）設備原因。當電壓互感器的伏安性能不佳、容易飽和、母線上有對地電容較大的架空線路或者電纜，開關的合閘同步性差，這些都容易導致電壓互感器諧振。

3、互感器二次回路故障和解決措施

在電壓互感器工作過程中，二次側熔斷或者互感器小開關跳閘，出現(xiàn)這樣的情況的原因和查找方法如下：

（1）、造成電壓互感器二次熔斷的原因。1）二次回路導線在受潮、腐蝕、損傷而引發(fā)的一相接地，這樣就可能引發(fā)二相接地短路。2）電壓互感器內部存在金屬性質的短路，這樣也會造成電壓互感器的二次線路短路。在二次短路后就會導致回路阻抗減小，通過二次回路的電流增加超過載荷，這樣就導致了二次側熔絲短路。具體解決的方法可以在熔斷時進行熔絲更換。如果再次熔斷就應當進行更換或者查明原因。

(2）電壓互感器的二次故障查找手段：

1）將電壓互感器所在的母線生的電源線、饋線電壓互感器二次熔絲斷開，再將電壓互感器的二次熔絲合上，如正常則說明故障出在電壓互感器的載荷上。如合上后電壓互感器出現(xiàn)二次熔絲熔斷，就說明故障在互感電壓的小母線上，這時就應當通知繼電保護的技術人員進行處理。2）如電壓互感器小母線正常，則分別合上電源線、饋線電壓互感器二次熔絲，當合上某一回路電壓互感器熔絲時，發(fā)現(xiàn)電壓互感器二次熔絲熔斷，則說明故障點在該回路電壓互感器二次負載上，應將該回路電壓互感器二次熔絲拉開，然后再照前述做法進行試送，直至正常。查清后通知繼電保護工作人員對故障熔斷器進行檢查處理。

三、針對電壓互感器防諧振措施

通過以上的分析可以看到，諧振是危害電壓互感器的重要因素，所以下面就重點對諧振的控制措施進行簡要介紹：1）在選用電容器的時候應當主要選擇勵磁特性較好的的互感器。2）在高壓母線路上增加一組對地電容器這樣就可以有效的避免諧振。3）在三相電壓互感器的一次側中性點串接單相電壓互感器或者哎電壓互感器二次開口三角處接入阻尼電阻，這樣可以消除各種諧波產生的諧振現(xiàn)象。如果在35kv以下的系統(tǒng)中可以采用的電阻值為10-100Ω。4）采用臨時倒閘的措施,比如投入消弧線圈,變壓器中性點的臨時接地,或者投入事先規(guī)定的某些線路和設備。5）在電壓互感器的開口三角形繞組開口端加裝上線性小阻尼電阻。6）在電壓互感器的開口三角形繞組并聯(lián)上多功能微機消諧器,這種消諧裝置是由微電腦控制,當電壓互感器發(fā)生諧振時,它能瞬時多次短接電壓互感器開口三角形繞組進行消諧,具有很好的消諧效果。并且能記錄系統(tǒng)中發(fā)生鐵磁諧振過電壓的全過程。7）在電壓互感器一次側的中性點與地之間串接L型消諧器。LXQ型消諧器最大的特點是能有效限制電壓互感器的一次涌流,防止電壓互感器高壓熔斷器熔斷,消除各種諧波的諧振現(xiàn)象。對非金屬性接地所激發(fā)的諧振過電壓也能起到抑制作用。LXQ型消諧器是由SIC非線性電阻片與線性電阻串聯(lián)后組成,其工作原理是在諧振剛開始時,加在消諧器上的電壓較低時呈高電阻值,使諧振在初始階段不易發(fā)展起來。如系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,則消諧器呈低阻性,使接地保護不受影響。