電壓互感器在大功率廣播發(fā)射臺(tái)的使用與維護(hù)

吳燁平

摘 要：電壓互感器是一種可以將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓或二次電壓，為測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置提供安全電源，為使用電氣設(shè)備的工作人員與高電壓有效進(jìn)行隔離提供安全保護(hù)。大功率發(fā)射臺(tái)不但用電等級(jí)高、使用率高，儀器儀表相當(dāng)貴重，如何保障使用者和用電設(shè)備的安全，始終是發(fā)射臺(tái)各級(jí)工程技術(shù)人員關(guān)注的課題。本文通過的簡(jiǎn)要介紹了電壓互感器性能、原理，針對(duì)電壓互感器在發(fā)射臺(tái)電力系統(tǒng)運(yùn)維中出現(xiàn)的典型故障案例進(jìn)行了分析、討論，并就電壓互感器運(yùn)維中注意事項(xiàng)提出了看法與建議。

關(guān)鍵詞：電壓互感器 二次回路 短路故障

中圖分類號(hào)：TN9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

電壓互感器Potential transformer又稱儀用變壓器，簡(jiǎn)稱（PT）。它和變壓器具有相同點(diǎn)，都是用來變換線路上的電壓。其工作原理、構(gòu)造和接線方式都與變壓器相同。變壓器具有大容量、大功率，一般以千伏安或兆伏安為單位；電壓互感器只是容量較小，通常僅有幾十或幾百伏安，主要是用來給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測(cè)量線路的電壓、功率和電能，或者用來當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器。由于大功率廣播發(fā)射臺(tái)作為特供用電單位，不但用電等級(jí)多，具有高壓、高頻、大電流等特點(diǎn)，而且用電設(shè)備測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)、控制裝置的使用也是非常的廣泛，為此，電壓互感器成為廣播發(fā)射臺(tái)必備的設(shè)備。文章介紹了電壓互感器工作原理，闡述了電壓互感器在發(fā)射臺(tái)的應(yīng)用以及對(duì)保障工作人員和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全起到的作用，以及電壓互感器運(yùn)維中典型故障的分析處理，以及對(duì)注意事項(xiàng)等進(jìn)行了論述。

1 電壓互感器工作原理

電壓互感器是電力系統(tǒng)運(yùn)行中供測(cè)量和保護(hù)用的重要設(shè)備，也是供電系統(tǒng)不可缺的變壓器系列的電氣設(shè)備，是一種帶鐵心的變壓器，屬于特種變壓器。下面就電壓互感器基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、功能及主要作用分別進(jìn)行介紹。

結(jié)構(gòu)：電壓互感器基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。是利用變壓器在短路狀態(tài)下，電流與匝數(shù)成反比的原理制造的。主要由一、二次線圈，既一次繞組和二次繞組、鐵心和絕緣組成。它的一次線圈匝數(shù)很少，而二次線圈的匝數(shù)很多。兩個(gè)線圈都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)線圈不但相互絕緣、線圈與鐵心也是相互絕緣的。因此，無論是兩個(gè)線圈之間還是線圈與鐵心之間不論所帶的電壓多大它們之間都是絕對(duì)隔離的、絕緣的。

特點(diǎn)：電壓互感器是交流電路中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)元件，是一種小容量、大電壓比的變壓器。由于電壓互感器本身阻抗很小，容量也很小，且比較恒定；運(yùn)行時(shí)幾乎處于空載狀態(tài)，所以一旦發(fā)生短路電流就會(huì)急劇增加導(dǎo)致燒毀線圈。電壓互感器是通過把高電壓按一定的比例關(guān)系，變換成使低壓線圈能夠準(zhǔn)確地反映高電壓量值變化的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，并在相位上與原來保持一定關(guān)系的儀器。

電壓互感器二次回路是高阻抗回路，因此二次回路電流的大小由回路阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時(shí)，二次電流必然增大，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，此時(shí)只有由一次電流自動(dòng)增大一個(gè)分量，才能滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系。工作中當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，它的二次繞組中必將產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。因此，當(dāng)改變一次或二次線圈或繞組的匝數(shù)，就將產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，就可以組成不同量級(jí)比的電壓互感器。

功能：電壓互感器具有將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓的功能。由于電壓互感器容量很小，一般只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。因此，不但能夠安全、可靠地把高電壓變?yōu)榈碗妷海€可有效隔離了高電壓的危險(xiǎn)因素。一方面它可將高電壓與電氣工作人員進(jìn)行安全隔離，另一方面為儀器儀表的測(cè)試、計(jì)量、儀表裝置、繼電保護(hù)提供了安全電壓，尤其保障了對(duì)高電壓的測(cè)量。

作用：電壓互感器是一種將高電壓、大電流變換成低電壓、小電流的儀器，是一種作為測(cè)量和保護(hù)用的標(biāo)準(zhǔn)電源。目前使用的電壓互感器的二次電壓均為100V，二次額定電流一律為5A，這為用戶使用提供了極大的便利，也使的儀表和繼電器制造標(biāo)準(zhǔn)化提供了依據(jù)。電壓互感器也是一個(gè)被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器，通過它可為測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)、控制裝置，以及測(cè)量線路的電壓、功率和電能提供標(biāo)準(zhǔn)電源；當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)能夠起到保護(hù)線路中貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器等作用。電壓互感器運(yùn)行時(shí)，它的一次繞組N1，也是原繞組是并聯(lián)于一次線路上；二次繞組N2通常所指的副繞組，與所測(cè)量的儀器儀表或繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)連接。工作中電壓互感器由于二次回路阻抗很大，工作電流和功耗都很小，相當(dāng)于二次回路開路狀態(tài)；而它的二次電壓又只決定于一次電壓，二次電壓的大小，決定于二次繞組線圈的匝數(shù)。因此在測(cè)量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次回路卻是低壓，這樣就可確保操作人員和儀表的安全。

2 電壓互感器典型故障實(shí)例

我臺(tái)供電系統(tǒng)使用的是由小陶變電站輸送來的35kv等級(jí)的電壓。高壓室高壓手車開關(guān)351#、352#和361#、362#分別并聯(lián)了電壓互感器和電流互感器，主要為電力系統(tǒng)設(shè)備的保護(hù)、計(jì)量、繼電器、儀表裝置提供安全電壓和保護(hù)作用。在長(zhǎng)期的運(yùn)維中也出現(xiàn)過故障，在此，針對(duì)電力系統(tǒng)電壓互感器典型故障實(shí)例的分析、處理過程進(jìn)行論述。

2.1二次熔絲熔斷

故障現(xiàn)象：35kV母線電壓互感器二次熔絲熔斷，相相電壓、線電壓下降嚴(yán)重，有功、無功表指示降低，電能表走慢。

故障分析：引起電壓互感器二次回路熔絲熔斷以及相、線電壓下降，表值無指示等故障；首先‘應(yīng)使用電壓表切換開關(guān)，切換相電壓或線電壓，判斷哪相熔絲熔斷；而后，在檢查35kV母聯(lián)電壓互感器二次回路是否有人誤碰引起斷路或短路造成上述故障現(xiàn)象的發(fā)生。

故障處理：立即向技術(shù)主管匯報(bào)，立即通報(bào)地調(diào)。在確保安全情況下，更換熔絲試送，若熔絲仍然熔斷，則說明線路電壓回路存在短路，應(yīng)拔去熔絲，立即停用該母聯(lián)上的可能產(chǎn)生誤動(dòng)作引起跳閘保護(hù)的連接片；因?yàn)?，電壓互感器的二次回路絕對(duì)不能并列或聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。由于處理此類故障需申請(qǐng)停電，需要供電部門派人來處理，故障處理好必須經(jīng)過供電部門進(jìn)行絕緣試驗(yàn)檢查。因此，在完成以上檢查操作后，就是按照規(guī)程在高壓室明星位置掛好相關(guān)的安全警示牌。

2.2 電壓互感器溫度過高

故障現(xiàn)象：電壓互感器溫度過高，內(nèi)部有放電聲和不正常的噪聲，出現(xiàn)滲漏油、有臭味或冒煙、繞組與外殼之間或外殼對(duì)地之間有火花放電跡象。

故障分析：該案例極有可能是電壓互感器的高壓側(cè)絕緣被破壞，電壓互感器內(nèi)部發(fā)生的故障。

故障處理：立即向技術(shù)主管匯報(bào)，立即通報(bào)地調(diào)申請(qǐng)停電處理，并請(qǐng)求供電部門處理。立即通過母聯(lián)開關(guān)斷開有關(guān)電源，拉開該母線電源線斷路器，用電源斷路器將故障電壓互感器電源切斷，但不能用隔離開關(guān)斷開故障的電壓互感器。因?yàn)楦綦x開關(guān)不具備滅弧能力，若使用隔離開關(guān)切斷故障電壓互感器電源，極有可能引起母線短路，造成設(shè)備和人身安全事故。

3 電壓互感器運(yùn)維注意事項(xiàng)

我臺(tái)地處福建閩西北地區(qū)，每年的3-5月由于南方初夏梅雨季節(jié)，潮濕的空氣，造成電氣設(shè)備、設(shè)施，因受潮、濕影響絕緣下降的事故時(shí)有發(fā)生。如：電壓互感器二次回路端子聯(lián)結(jié)處嚴(yán)重受潮、受銹蝕絕緣被破壞，引起了一相的接地短路故障。因此，電力設(shè)備運(yùn)維應(yīng)該按照有關(guān)規(guī)程規(guī)定維護(hù)、測(cè)試、檢查、操作，是保障電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要問題。在電壓互感器安全運(yùn)維方面筆者認(rèn)為應(yīng)做好以幾下方面。

（1）對(duì)新安裝或更換新的電壓互感器，在投入運(yùn)行前必須按照相關(guān)規(guī)定和規(guī)程進(jìn)行測(cè)極性、連接組別、搖絕緣、核相序等絕緣和耐壓試驗(yàn)及檢查

（2）電壓互感器一次側(cè)和二次側(cè)應(yīng)裝設(shè)熔斷器。一次側(cè)裝設(shè)熔斷器可保護(hù)一次側(cè)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障而危及一次側(cè)的設(shè)備安全；二次側(cè)裝設(shè)熔斷器可保護(hù)二次側(cè)不因短路而損壞。

（3）電壓互感器二次側(cè)的負(fù)載不能超過額定容量，超過會(huì)造成互感器誤差值增大，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性；而二次繞組應(yīng)和所接的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)。

（4）電壓互感器二次繞組必須有一處安全接地，以保障當(dāng)一次和二次繞組間絕緣因?yàn)槟撤N原因造成損壞時(shí)，能夠有效防止測(cè)試設(shè)備、儀表、繼電器出現(xiàn)高電壓而發(fā)生危及安全的事故。

（5） 高壓配電室應(yīng)配備空調(diào)、除濕機(jī)，只有這樣才能有效防止電力設(shè)備受潮濕影響造成了設(shè)備絕緣下降和損壞。我臺(tái)經(jīng)過上述電壓互感器故障案例處理后，及時(shí)在高壓室配備除濕機(jī)和通、排、風(fēng)改造，以及對(duì)室內(nèi)空氣的潮、濕和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，改造后電力系統(tǒng)設(shè)備就沒有再發(fā)生以上故障了。

4 結(jié)語

大功率廣播發(fā)射臺(tái)必須由電力系統(tǒng)為它提供能量，也就是說電力系統(tǒng)是保障發(fā)射臺(tái)安全傳輸發(fā)射的血脈。因此，電力設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)維是非常重要的。而對(duì)于類似上述故障的處理，往往必須通過停電申請(qǐng)、匯報(bào)請(qǐng)示、電力部門派人處理。盡管是這樣筆者認(rèn)為如何在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障后迅速進(jìn)行準(zhǔn)確判斷、正確的采取應(yīng)急措施，避免故障演變成事故，是發(fā)射臺(tái)維護(hù)工作者必須深思的問題。在此，筆者通過對(duì)電壓互感器在大功率廣播發(fā)射臺(tái)的應(yīng)用與維護(hù)，對(duì)自己在發(fā)射臺(tái)電力系統(tǒng)運(yùn)維中的一些經(jīng)歷和體驗(yàn)談了體會(huì)，旨在與業(yè)內(nèi)同行共同探討維護(hù)技能。不足之處還望批評(píng)指正。

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