10kV电压互感器运行故障原因分析及改进措施

10kV电压互感器运行故障原因分析及改进措施

邱耀均

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）

摘要：电压互感器是电力系统不可缺少的一种电器，在测量线路电压、功率和电能，以及保护线路故障中的贵重设备、电机和变压器发挥重要作用，其正常运作对供电安全与供电人员作业安全至关重要。近年来，电压互感器在电力系统中的应用越来越广泛，对其故障进行准确判断和处理具有现实意义。

关键词：10kV电压；互感器；故障原因；改进措施

1电压互感器概述

1.1电压互感器的概念

电压互感器是电力设备中最重要的设备之一，电压互感器是一种连接设备，主要用来连接电力系统中的一次电气回路与两次电气回路。而主电网在与用户沟通时需要借助中压配电设备，而配电设备的发展对电网设备的发展起着至关重要的作用。在新疆电网的发展中也十分重视配电设备的发展，所以，对电压互感器的要求也会越来越高。

1.2电压互感器的类型

电压互感器主要分为两种：一种是电磁式电压互感器，另外一种是电容式电压互感器，但是电磁式电压互感器是较传统的电压互感器，随着电力系统的不断发展，这种电压互感器已经不能适应电力系统的发展，而且电磁式电压互感器本身具有一定的缺陷，如电磁式电压互感器的体积很大，而且造价还很高，这些问题都会对电磁式电压互感器的性能产生一定的影响。相较之下，电容式电压互感器具有一定的优越性，目前，在电力系统中主要使用的就是电容式电压互感器，但是电容式电压互感器在电力系统的应用时间还比较短，所以，在实际的运用中还存在一定的问题。

210kV电压互感器运行故障原因分析

2.1四PT接线方式的运行特点

电压互感器运行中之所以会发生铁磁谐振，在于铁芯饱和，感抗变小，与线路对地电容的容抗相等。四PT接线区别于普通的接线方式，采用电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地，如发生单相接地故障，这四只PT各相绕组电压都保持在正常的相电压附近，降低了PT一次侧的电流，保持了接地指示装置对灵序电压幅值和相位的灵敏。接地时电压互感器中性点对地有相电压产生，而主PT仍处于正序对称电压之下，互感器电感并不发生改变，PT各相绕组保持相电压上，不再与接地电容并联，也就不会发生中性点位移，从而不会发生谐振，因此，四PT接线消谐效果显著。同时，四PT接线对抑制超低频振荡电流幅值也有一定作用。当10kV系统接地故障消失后，为了让电压恢复到正常范围内，健全相积累的电荷须经电压互感器(其中性点接地)对地放电。在这个暂态过程中会产生大电流，频率低，幅值大，极易造成高压熔断器熔断，甚至是烧损电压互感器。四PT接线方式中，因为零序电压互感器的电阻和高电抗，会使得当中性点经零序电压互感器接地后，抑制超低频振2.2电压互感器烧损原因分析

既然10kV开关柜采用四PT接线方式，能够有效地抑制铁磁谐振和超低频振荡电流，为什么电网中经常发生10kV电压互感器烧毁故障呢?综合分析存在以下几类原因:(1)10kV电压互感器本身存在质量问题。由于产品设计、制造原因，导致电压互感器浇注质量不良、热极限输出容量不足等。绕组匝间绝缘降低，出现匝间短路而烧坏。电压互感器热极限输出容量绝大多数为300VA，容量偏小。(2)开口三角型二次从侧需短接，若没有短接，励磁电流中的三次谐波就不能通过，励磁电流中基本都为正弦波，而其感应出的的一次二次电压中有三次谐波，这些三次谐波分量会通过一次、二次接地的回路对系统电压造成很大的影响。(3)当系统发生多次线路接地故障时，极易出现超低频震荡电流，此时灵虚电压互感器将承受很大的电流，当容量不足时，极易发生烧损故障。(4)接线错误。规程规定，电压互感器的二次绕组应有一点、且仅有一点永久性的、可靠地保护接地。若有两点接地，发生故障时可能使互感器烧毁。

2.3电压互感器受潮

电压互感器常见故障中最容易出现的故障就是电压互感器受潮和电压互感器老化。电压互感器容易受潮是因为电压互感器在制造时，没有严格按照相关标准进行制造，导致电压互感器的质量存在一定的问题。同时，电压互感器在安装的过程中没有按照相关的规范进行安装，导致电压互感器在安装的过程中存在一定的问题，导致电压互感器受潮。电压互感器受潮一般都是由于电压互感器的密封件存在问题，第一个问题就是电压互感器的密封件在安装时没有严密安装，导致密封性不强，另外一个问题就是，电压互感器的密封件在运行的过程中老化，从而影响了密封性。当电压互感器的密封性受到影响后，电压互感器内部芯体就会受潮，这样就会导致电压互感器的绝缘介质受潮，从而降低了绝缘强度，另外，电压互感器受潮后，内部的铁件就会生锈，这样就会加大电压互感器绝缘材料介质损耗，从而加快绝缘介质的老化，引起电压互感器电压分布的变化，这样就会导致电压互感器出现局部放电的问题。

310kV电压互感器运行故障解决方案

针对以上4个电压互感器烧损的原因分析，前3类电压互感器烧损问题都与电压互感器热极限输出容量偏小有关，在设备选型阶段需要解决。第4类问题在设计制造和调试验阶段能够解决。因此，在10kV电压互感器性能参数的选取上，可采取适当增大电压互感热极限输出容量，提高了电压互感器的过负荷能力，主要采取以下措施:

提高电压互感器热极限输出容量。主电压互感器热极限输出容量从常规的300VA，增加到400VA;零相电压互感器热极限输出容量从常规的300VA，增加到800或1000VA;(2)将零相电压互感器复变比改为单变比，减少二次线圈数量。把电压互感器变比改为10/0．1kV，为增加热极限输出容量、减少电压互感器体积提供前提条件。改变电压互感器安装方式。由于电压互感器热极限输出容量的提高，导致互感器的体积有一定的增加，因此将电压互感器安装在电压互感器柜的下仓中，而不能安装在手车上。一次侧增加熔丝保护。凡是10kV电压互感器一次接线上没有安装熔丝的，增加熔丝保护，这样避免了系统接地故障电流增大后，不能及时切除，使电压互感器过热烧损的危险。四PT接线，增加了电压互感器各励磁支路的电感，减小了系统的零序等效电容，进而减小了电压互感器暂态过电流，四PT的励磁特性越好，对电压互感器暂态过电流的抑制效果越好。这样在不改变经典四PT接线基本原理图的基础上，一是适当提高主PT热极限输出容量(300VA提高到400VA)，解决了中性点不接地系统长期接地运行“主PT二次开口三角短接回路，电容电流使开口三角绕组热容量不够而烧坏”问题;二通过大幅提高零相PT热极限输出容量(300VA提高到800VA或1000VA)，来解决反复接地运行“超低频振荡过电流，烧损零序电压互感器”问题。使得上述运行难题得到了有效的解决。

结论

综上所述，目前，电压互感器已经在电力系统中广泛应用，但是电压互感器在实际的应用之中还存在一系列的问题，该文对电压互感器的常见故障进行了分析，说明了电压互感器中常见故障的诊断方法，希望通过该文的研究能够找到最好的措施解决电压互感器中的故障，促进电力系统的发展。

参考文献

[1]徐鑫.电压互感器的常见故障分析[J].硅谷，2015（3）：255-256.

[2]潘楠.10kV变电站电压互感器的常见故障及原因分析[J].企业技术开发，2015（11）：88-89，118.

[3]刘宇通.电压互感器常见故障的排除方法与技术[J].精密制造与自动化，2015（3）：61-64.