电压互感器常见故障的排除方法与技术

刘宇通

电压互感器常见故障的排除方法与技术

刘宇通

（河南工业职业技术学院 河南南阳473000）

电压互感器是将电力系统的高电压变换成标准低电压的电器，它与测量仪表配合时，测量电压、电能与继电保护装置则可对电力系统起到继电保护作用。通过分析电压互感器常见的故障，包括电压互感器的基本知识，互感器本身异常故障处理，电压互感器安全运行要点等，为使用者提供参考。

电压互感器 故障 运行 安全

电压互感器与变压器的工作原理完全相同。实际上，电压互感器就是一种小容量的降压变压器。但是，电压互感器二次侧并联的是阻抗很大的电压表和其他仪器仪表的电压线圈，运行中的电压互感器类似工作在开路状态的变压器。正常运行时，应有均匀轻微“嗡嗡”声，运行异常时常伴有噪声及其他现象。

线路单相接地时，因未接地的两相电压升高及零序电压产生，使铁芯饱和而发出较大的噪声，主要是沉重的“嗡嗡”声。

铁磁谐振发出较高的“嗡嗡”或“哼哼”声，这声音随电压和频率的变化而变化。而且工频谐振时，三相电压上升很高，使铁芯严重饱和，发出很响而沉重的“嗡嗡”声音。分频谐振时，三相电压升高，铁芯饱和，且分频谐振时频率不到50 Hz，只发出较响的“哼哼”声。

1 电压互感器本身故障

电压互感器本身故障在电力系统中也不断发生，特别是在220 kV及以上电压等级的电网中，由于制造工艺不良，防患措施不力，曾发生多起电压互感器爆炸的重大事故。值班人员在巡回检查中，如发现充油和充胶式的互感器有下列故障现象时，应立即停止使用（因为内部发生故障时，常会引起火灾或爆炸事故）。

高压熔断器熔体连续熔断2~3次；互感器本体温度过高；互感器内部有“噼啪”声或其他噪声；在互感器内部或引线出口处有漏油或流胶的现象；从互感器内部发出臭味或冒烟；绕组与外壳之间有火花放电。

如果发现电压互感器高压侧绝缘有损伤（如冒烟等）现象时，应使用断路器将故障的互感器切断。禁止使用隔离开关或取下熔断器等方法停用故障的电压互感器，因为它们都没有灭弧装置，若使用它们断开故障的电压互感器，故障电流将引起母线短路、设备损坏或造成人身伤害等。像这类事故曾在电力系统中发生过，应引以为戒。电压互感器的回路上都不装设断路器，如直接拉开电源断路器，就要影响对用户的供电，所以可根据具体情况进行处理。若时间允许，先进行必要的倒闸操作，使拉开该故障设备时不致影响发电厂电量的输送或对用户的供电。若为双母线系统，即可将各元件倒换到另一台发动机上，解列降压及解列灭磁后再拉开。若110 kV及以上的电压互感器已冒烟着火，来不及进行倒换母线等操作，应立即停止该条母线，然后拉开故障电压互感器的隔离开关，再恢复母线运行。

电压互感器二次负荷回路的故障。在实际运行中，电压互感器二次熔断器或隔离开关辅助触点常因接触不良而使回路电源消失，或因负荷回路中有故障而使二次侧熔断。此时，将使控制室或配电盘上的电压表、功率表、功率因数表、电度表、周波表等指示发生异常，同时将使保护装置的电压回路失去电压。

仪表指示消失或不正确时，值班人员不应盲目调整或进行有关操作，那样将会把异常状况扩大为事故。因此，在发现上述表计指示不正常且系统又无冲击时，值班人员要迅速观察电流表及其他表计指示是否正常。若正常，则说明是电压互感器及其二次回路有故障。这时，值班人员应根据电流表及其它表计的指示，对设备进行监视并尽可能不变动设备的运行方式，以免发生误操作。若这类故障可能引起保护装置的误动作（如低压闭锁过电流保护中电压失去），应按照继电保护运行规程中的有关规定，退出相应的保护装置。在采取上述措施后，应尽快消除这些故障。若是因熔断器接触不良所致，则可及时修复。若发现互感器二次侧熔体熔断，则可以换上同样规格的熔断器试送电，如再次熔断则要查明原因，消除故障后才可以换上。若发现一次侧熔断器的熔体熔断，则应对电压互感器一次侧进行一番检查，并且在有限流电阻时，不允许更换试送电，否则可能引起更大的事故。有时只有个别仪表如电压表等指示不正常，则可判断为该仪表本身有故障，应通知检修人员处理。电压互感器二次回路发生故障的现象可能是多种多样的。特别是大中型发电厂中，由于发电机或主变压器的电压互感器二次回路接线不一致，故障现象也不完全相同。因此，值班人员要熟悉本厂电气运行规程中关于互感器事故的处理，以便在发生上述故障时，正确的排除。

2 检查电压互感器

电压互感器在运行中，一、二次回路是不允许短路的。因为电压互感器本身阻抗很小，如二次侧短路，二次回路通过的电流很大，造成二次侧熔断器熔断，影响表计的指示并可能引起保护装置的误动作。假如熔体容量选择不当，极容易损坏电压互感器。值班人员应定期对运行中的电压互感器进行外部检查。

电压互感器瓷瓶应清洁无裂纹、无缺损及放电现象。电压互感器油位应正常、无漏油现象，一、二次回路接线应牢固，各接头无松动现象、二次接地应良好。这种接地属于保护性接地，防止一、二次绝缘损坏而击穿时，高压窜到二次侧来，对人身和设备造成危害。

检查电压互感器一、二次熔断器、一次隔离开关及辅助触点应良好。

3 电压互感器出现下列故障应立即停用

高压熔断器拉线熔断两次（内部的故障可能性很大）。内部发热，温度过高。电压互感器内部匝间、层间短路或接地时，高压熔断器可能不熔断，引起过热甚至可能会冒烟起火。内部有放电“噼啪”响声或其他噪声，内部短路、接地、夹紧螺丝松动引起，主要是内部绝缘破坏。互感器内或引线出口处有严重喷油、漏油或流胶现象。此现象可能是内部故障，过热引起。内部发出焦臭味、冒烟、着火。此情况说明内部发热严重，绝缘已经烧坏、套管严重破裂放电，套管、引线与外壳之间有火花放电。严重漏油以至看不到油面。严重缺油使内部铁芯暴露于空气中，当雷击线路或过电压出现时，会引起内部绝缘闪络烧坏互感器。

电压互感器内部故障，电路导线受潮、腐蚀及损伤使二次绕组及接地短路，发生一相接地短路及相间短路等，由于短路点在二次熔断器前面，故障点在高压熔断器熔断之前不会自动隔离。

电压互感器二次绕组及接线发生短路，二次阻抗变小，短路电流很大。此时，高压熔断器一般不一定熔断，内部会有异常声音，二次熔断器拔下异常声音也不消失，会很快烧坏。

高压熔断器不是保护互感器过载的，而是保护内部短路故障的。所以，内部发生匝间、层间短路等，高压熔断器不一定熔断。而高压熔断器未熔断时，一次绕组上流过大于额定电流很多的故障电流，时间稍长，就会过热、冒烟甚至起火，应尽快将其停用。

电压互感器着火，应切断电源后，用干粉、1211灭火器灭火。将故障电压互感器停电，应首先考虑的问题，是防止继电保护（如距离保护等）和自动装置（如自投装置）误动作。应退出可能误动的保护及自动装置，然后停用有故障的电压互感器。同时还要注意，若发现电压互感器高压侧绝缘损坏，严重的内部故障（如着火、冒烟等），若高压侧未装熔断器，或者高压熔断器不带限流电阻的，不能用隔离开关直接拉开故障电压互感器，应用断路器切除故障。若用隔离开关隔离故障，可能在拉故障电流时，引起母线短路，设备损坏或人身事故。如果是故障高压熔断器已经熔断，或是高压熔断器带有合格的限流电阻时，则可以根据现场规程，利用隔离开关拉开有故障的电压互感器。

对于不能用隔离开关隔离的故障电压互感器，应根据实际接线盒运行方式，如果时间允许，尽量不中断供电，采用倒运行方式，用断路器切除故障电压互感器。

发现电压互感器有上述严重故障时，其处理程序一般是：退出可能误动的保护及自动装置，断开故障电压互感器二次断路器（或拔掉二次熔断器）。电压互感器三相或者故障相的高压熔断器已熔断时，可以拉开隔离开关隔离故障。高压熔断器未熔断，高压侧绝缘未损坏的故障（如漏油至看不到油面、内部发热等故障），可以拉开隔离开关，隔离故障。高压熔断器未熔断，所装高压熔断器上有合格的限流电阻时，可以根据现场规程规定，拉开隔离开关，隔离严重故障的电压互感器。高压熔断器未熔断，电压互感器故障严重，高压侧绝缘已损坏，高压熔断器无限流电阻的，只能用断路器切除故障。应尽量利用倒运行方式的方法隔离故障。否则，只能在不带电情况下拉开隔离开关，然后恢复供电。故障隔离后，可经倒闸操作，一次母线并列后，合上电压互感器二次联络，重新投入所退出的保护及自动装置。

4 电压互感器异常运行的处理

运行中电压互感器发生异常现象时，应及时报告并予以消除，并将情况记入运行记录薄和缺陷记录本中。

当发生下列情况之一时，应立即将电压互感器停用（注意保护的投切）。电压互感器高压熔断器连续熔断2~3次；高压套管严重裂纹、破损，互感器有严重放电，已威胁安全运行时；互感器内部有严重异音、异味、冒烟或着火；油浸式互感器严重漏油，看不到油位；六氟化硫气体绝缘互感器严重漏气，压力表指示为零；电容式电压互感器分压电容器出现漏油时；互感器本体或引线端子有严重过热，膨胀器永久性变形或漏油；压力释放装置（防爆片）已冲破，树脂浇注互感器出现表面严重裂纹、放电。

电压互感器常见异常判断与处理方法：

三相电压指示不平衡：一相降低（可为零），另外两相正常，线电压不正常，或伴有声、光信号，可能是互感器高压或低压熔断器熔断。

中性点非有效接地系统，三相电压指示不平衡，三相电压指示不平衡，一相降低（可为零），另外两相升高（可达线电压），或指针摆动，可能是单相接地故障或基频谐振。如三相电压同时升高，并超过线电压（指针可摆到头），则可能是分频或高频谐振。

高压熔断器多次熔断，可能是内部绝缘严重损坏，如绕组层间或匝间短路故障。

中性点有效接地系统，母线倒闸操作时，出现相电压升高并以低频摆动，一般为串联谐振现象。若无任何操作，突然出现相电压异常升高或降低，则可能是互感器内部绝缘损坏，如绝缘支架，绕组层间短路故障。

中性点有效接地系统，电压互感器投运时出现电压表指示不稳定，可能是高压绕组N(X)端接地接触不良。

电压互感器回路断线处理。根据继电保护和自动装置有关规定，退出有关保护，防止误动作。检查高、低压熔断器及自动开关是否正常，如熔断器熔断，应查明原因并立即更换，当再次熔断时则应慎重处理。检查电压回路所有接头有无松动，断头现象，切换回路有无接触不良现象。

电容式电压互感器常见的异常判断。（1）二次电压波动。二次连接松动，分压器低压端子未接地或未接载波线圈。如果阻尼器是速饱和电抗器，则有可能是参数配合不当。（2）二次电压低。二次连接不良，电磁单元故障或电容C2单元损坏。（3）二次电压高。电容单元C1损坏，分压电容接地端未接地。（4）电磁单元油位过高。下节电容单元漏油或电磁单元进水。投运时有异音，可能是铁芯或中压变压器螺栓松动。

5 电磁式电压互感器励磁特性不同引起的异常处理

当采用三台单相电压互感器构成绝缘监视装置时，通常应选用同一厂家、励磁特性相同的单相电压互感器。但是，若选用不当，会出现输出电压不平衡或者引起虚幻接地。

防止方法：制造厂首先从材料检验着手，使配套使用的电压互感器所采用的电工硅钢片的性能保持一致；在工艺上，使铁芯的加工方法保持一致，以确保配套使用的电压互感器励磁特性一致，运行单位应选用励磁特性相同的电压互感器。一般来说，同一厂家、同一时期生产的电压互感器，其励磁特性基本是相同的。

6 虚幻接地现象

中性点不接地或消弧线圈的电网属于小电流接地系统，在这种系统中，由于历史的原因，绝大多数的电网实现有选择性的灵敏的接地保护至今尚未很好地解决，所以绝大多数的电网是采用交流绝缘监视装置对接地故障进行监视。只要电网三相对地电压不对称而使中性点发生位移，且位移电压达到动作整定值，装置就会无选择地显示及反映。运行经验表明，除单相接地外，造成中性点发生位移的原因很多，如铁磁谐振、负荷严重不对称等。这种由于非接地原因，导致绝缘监视装置发出“接地”信号的现象，通常称为虚幻接地现象。

7 电压互感器安全运行要点

熔断器是电压互感器唯一的保护装置，必须正确选用和维护。一次侧熔断器的保护范围是一次侧线路和互感器本身，并可作为二次侧短路故障状态的穿越性能保护。二次熔断器的保护范围是互感器的二次线路。

电压互感器二次侧熔丝熔断一般是由二次侧短路造成的，可能是由于互感器二次侧短路穿越作用于一次侧所造成的，也可能是由于电压使互感器铁芯饱和导致一次电流急剧增大造成的。

如果低压熔丝熔断，可更换符合规格的熔丝试送电。如再次熔断，说明二次回路有比较严重的故障，应先排除故障，再考虑更换熔丝。

更换电压互感器的一次侧熔断器的熔管前应拉开互感器的一次侧隔离开关，使互感器运行，并取下二次侧熔断器的熔管（防止可能的反送电的危险），确认无电后，方可带绝缘手套（或用绝缘夹钳）取下高压熔管。更换熔管前应仔细查看互感器及一次引线有无故障迹象，如异物短接、瓷套管破裂、瓷套管放电痕迹、漏油、喷油、异味等。必要时应测量绝缘电阻，检查无异常时方可更换熔管试送电。如更换后的熔管再次熔断，则不可再次送电，而必须做进一步的检查和试验。

更换高压互感器的高压熔管必须取得有关负责人的许可，应考虑停用互感器对继电保护装置和电能计量的影响（必要时停用有关保护和自动，以防误动作装置）。操作中应有专人监护，人体与带电体之间应保证足够的安全距离。

电压互感器巡视检查中，应注意有无放电声和其他噪声、有无冒烟、有无异常气味、电气绝缘表面是否发生闪络放电、引线连接点是否过热、有无打火、有无严重漏油渗油、二次仪表指示是否正常等。

运行中的电压互感器接头或外壳发热、内部有杂声或放电声、引线与引线或引线与外壳之间发生放电、油位过低以致油表中看不到油面线或油位过高以致从注油孔溢出时，应记入记录本并向上级报告。

运行中的电压互感器发生下列故障时应予以停电：瓷套管破裂或闪络放电，高压线圈击穿，有放电声、冒烟、发出臭味，连续点打火，严重漏油，外壳温度超过允许温度且继续上升，高压熔丝连续两次熔断。

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