关于容式电压互感器在电力系统中常见故障和解决措施的分析

■文/何兴华 （广东电网公司江门供电局）

一、电压互感器工作原理

电压互感器的本质就是特殊变压器。电压互感器内部有两个绕组，一个一次绕组，一个是二次绕组，这两个绕组的内芯是铁芯。两个绕组和铁芯都是由绝缘保护，使两个绕组之间、绕组和铁芯之间形成电隔离。电压互感器在系统中运行时，一次绕组与线路并联，二次绕组与仪器和仪表相连。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压较高，但是二次电压较低，这样就可以保护操作人员和仪器仪表的安全。

二、容式电压压互感器常见故障和解决措施

在电压互感器的使用过程中会经常出现一些故障，这些故障分为：互感器本身故障、高压侧熔断器故障、二次回路故障。

1、电压互感器本体故障分析和解决

1）高压保险在使用中连续熔断两次；其原因可能是互感器内部产生了硬件损坏。2）互感器内部异常发热，温度过高；其原因可能是电压互感器内部的线圈间短路或者接地，此时如果高压保险丝不能及时熔断，就会引起机体过热而引发火灾。3）互感器内部出现异常声响，造成这一现象的原因可能是内部短路、接地或者用来固定的螺丝松动或者内部绝缘环损坏。4）互感器或者引出线的接口出现喷油、漏油、流胶等，原因是内部过热。5）从互感器内部发出异味、冒烟、着火；原因可能是内部发热并且绝缘体烧毁。6）互感器套管严重破裂并放电；原因是套管、引线、外壳之间有火花放电。7）严重漏油甚至看不到油面，这种情况是由于严重的漏油导致铁芯暴露，当雷击线路或者内部过电压的时候，就会引发互感器烧毁。

对这些互感器内部的故障进行总结，大多是由电力受潮、腐蚀、损伤二次绕组、接地短路或者一相短路接地、相间短路等。内部故障往往出现在高压保险熔断之前，这时互感器不会自动隔离，所以在出现上述故障时应当进行停机进行检查、修理。

2、电压互感器高压侧熔丝熔断

(1）故障原因

1）互感器内部的线圈发生匝间、层间或者相间短路等故障2）电压互感器一、二次回路故障，这可能造成互感器电流过载。如果电压互感器二次侧熔断电阻的容量不够，也可以造成一侧熔断故障。3）中性点不接地系统发生了一相接地，这样就会导致两相电压升高尽3倍；或者间歇性电弧接地，也可能产生电压过载。这些过载的电压就会使互感器铁芯饱和，从而使电流在瞬间急剧增加，由此造成熔断。4）系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，如果发生单相接地或者用户电压互感数量突然增加，这样母线或者线路的电容和电压互感器间的电感形成振荡回路，在一定的条件下就会引发铁磁谐振故障。这时，电压互感器上的电压和电流都会产生过载。电流的急剧变化除了导致一次侧熔丝熔断，还会导致电压互感器烧毁。

(2）系统铁磁谐振产生原因

铁磁谐振是对电压互感器危害较为严重的一种故障诱因，在正常的使用过程中，谐波共振导致的故障较为常见且危害较大。分析造成原因有： 1）接线方式。电源中性点不接地而电压互感器中性点接地，系统中的某些设备具备这样的对地电容，容易形成谐振。2）电路参数情况。线路电感与电容产生的自频率小于或者接近共振频率，当电感因为磁路保护而较小时，回路自振的频率才能增加达到共振频率。另外，电路中的电阻值应小于临界值，而且电感的非线性变化范围增大也是产生谐振的原因。3）设备原因。当电压互感器的伏安性能不佳、容易饱和、母线上有对地电容较大的架空线路或者电缆，开关的合闸同步性差，这些都容易导致电压互感器谐振。

3、互感器二次回路故障和解决措施

在电压互感器工作过程中，二次侧熔断或者互感器小开关跳闸，出现这样的情况的原因和查找方法如下：

（1）、造成电压互感器二次熔断的原因。1）二次回路导线在受潮、腐蚀、损伤而引发的一相接地，这样就可能引发二相接地短路。2）电压互感器内部存在金属性质的短路，这样也会造成电压互感器的二次线路短路。在二次短路后就会导致回路阻抗减小，通过二次回路的电流增加超过载荷，这样就导致了二次侧熔丝短路。具体解决的方法可以在熔断时进行熔丝更换。如果再次熔断就应当进行更换或者查明原因。

(2）电压互感器的二次故障查找手段：

1）将电压互感器所在的母线生的电源线、馈线电压互感器二次熔丝断开，再将电压互感器的二次熔丝合上，如正常则说明故障出在电压互感器的载荷上。如合上后电压互感器出现二次熔丝熔断，就说明故障在互感电压的小母线上，这时就应当通知继电保护的技术人员进行处理。2）如电压互感器小母线正常，则分别合上电源线、馈线电压互感器二次熔丝，当合上某一回路电压互感器熔丝时，发现电压互感器二次熔丝熔断，则说明故障点在该回路电压互感器二次负载上，应将该回路电压互感器二次熔丝拉开，然后再照前述做法进行试送，直至正常。查清后通知继电保护工作人员对故障熔断器进行检查处理。

三、针对电压互感器防谐振措施

通过以上的分析可以看到，谐振是危害电压互感器的重要因素，所以下面就重点对谐振的控制措施进行简要介绍：1）在选用电容器的时候应当主要选择励磁特性较好的的互感器。2）在高压母线路上增加一组对地电容器这样就可以有效的避免谐振。3）在三相电压互感器的一次侧中性点串接单相电压互感器或者哎电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻，这样可以消除各种谐波产生的谐振现象。如果在35kv以下的系统中可以采用的电阻值为10-100Ω。4）采用临时倒闸的措施,比如投入消弧线圈,变压器中性点的临时接地,或者投入事先规定的某些线路和设备。5）在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装上线性小阻尼电阻。6）在电压互感器的开口三角形绕组并联上多功能微机消谐器,这种消谐装置是由微电脑控制,当电压互感器发生谐振时,它能瞬时多次短接电压互感器开口三角形绕组进行消谐,具有很好的消谐效果。并且能记录系统中发生铁磁谐振过电压的全过程。7）在电压互感器一次侧的中性点与地之间串接L型消谐器。LXQ型消谐器最大的特点是能有效限制电压互感器的一次涌流,防止电压互感器高压熔断器熔断,消除各种谐波的谐振现象。对非金属性接地所激发的谐振过电压也能起到抑制作用。LXQ型消谐器是由SIC非线性电阻片与线性电阻串联后组成,其工作原理是在谐振刚开始时,加在消谐器上的电压较低时呈高电阻值,使谐振在初始阶段不易发展起来。如系统发生单相接地故障时,则消谐器呈低阻性,使接地保护不受影响。