浅谈智能变电站电子式电压互感器运行异常分析及处理

马鑫 林智炜 郑明辉 周长江

摘 要：随着电力系统安全高效需求的增加，变电站的智能化维护成为人们关注的重点，为了使电力系统能够健康高效的运行，需要对运行过程中的参数进行测量、监控。电压互感器作为重要的电压转换部件在智能變电站中大量应用。它的作用主要是将高电压按照一定的比例转换成标准的电压，将输出的电压传输到测量仪器上。传统的电压互感器大多数是电磁式电压互感器，这种互感器的往往存在着绝缘难度大，动态范围小，并且容易产生铁磁谐振的缺点，影响着互感器的变压性能。近年来，数字化设备的不断发展，电力系统逐步向更高层次的智能化水平迈进。智能变电站作为智能电网建设的核心组件，它里面包含的中的器件的智能化水平应当相应提高，智能变电站电子式电压互感器采用的是数字化输出代替了电磁式的模拟量输出，为数字化网络数据传输，以及终端的智能数据分析提供了基础。为了使电力互感器健康有效运行，需要对运行中的状态进行监测并对异常状况进行分析，采取措施及时处理，针对以上问题，本文系统分析了电子互感器的异常分析与处理方式。

关键词：智能变电站；电子电压互感器；异常分析

1 引言

近年来，信息领域不断出现新的研究成果，5G传输技术的突破与商用，人工智能技术的发展与商业落地，工业领域逐渐向数字化方向发展。电力网络作为传统的基础设施，长久以来存在的智能化维护水平不高的问题。电力电压式互感器是智能变电站中的关键部件，由于其良好的绝缘性能、优秀的动态响应性能而逐渐取代传统的电磁式电压互感器。它的输出为数字信号，搭配高速通信传输网络能够实现实时性较高，精确度较高的性能参数的监控。电子式电压互感器在运行中会出现不同类型的异常状态，因此需要对提取出电子式互感器的不同故障类型并且建立相应的分析方法。

2 电子式电压互感器原理及分类

电子式电压互感器主要由一个或者多个电压或者电流传感器组成，是一种配电装置，电压互感器根据不同性能分为几下几类：

1）按照电压互感器中内部传感原理可分为电气分压传感器和光学传感器，其中电气分压传感器包括混合分压型、电阻串联分压型和电气分压型三类，光学传感器主要是场效应晶体传感器。

2）按照电压互感器的安装位置主要分为户内式和户外式，一般情况下，电压为35KV以下的多为户内式，相反，电压为35KV以下的多为户外式。

3）按照电压互感器的相数，一般分为单相和三相式，其中电压为35kV以上不能制成三相式。

4）按照电压互感器的绝缘方式，电压互感器分为充气式、油浸式、浇注式和干式，其中充气式电压互感器主要用于SF6全封闭电器中；油浸式主要用于电压为10KV以上的配电装置，此时配置地点为户外式，并且互感器的绝缘性很好；浇注式主要用于电压为3KV-35KV，配置地点为户内式，优点在于维护方便，结构相对来说比较紧凑；干式主要用于电压为6KV以下的配电装置，次配置地点为户内式，相对于其他来说，结构简单，绝缘强度很低。

3 互感器运行异常排查

为了排查变压器运行异常情况，需要了解导致故障的原因，包括全面分析绕组机器变形的轴向和径向力，一般来说，核心变压器的受力方向和失效机理不同于壳式电压器，绝缘系统的刚度将会影响导体的强度和线圈的弹性。故障类型描述与分析，变电站在运行初期整体运行状态良好，运行一段时间后发现220KV的B相线的电压输出呈现震荡现象。当出现这种现象时，首先，需要做的是对设备参数进行合理排查。首先，对电抗器的电阻值进行检测，并与出厂时所标注的技术参数进行对比，查看是否出现异常。如果异常则需要对其更换处理。否则继续下一步排查工作。第一步未发现异常现象需要对设备进行放电异常排查，对设备的各个部分进行详细的放电排查实验并将参数进行详细的记录。若存在放电现象则需要对排查放电部位是否出现裸露，或者积尘现象。若没有发现异常，则进行下一步排查，检查电磁线圈的电磁性能是否良好，密封性能是应该首先需要检查的事项，多数研究表明，线圈的密封性能间接反映互感器的变压能力。当线圈出现裸露，或者积尘异物进入时会引发短路现象。另外，瞬态电压浪涌可能导致变压器故障，对于这种故障，应该使用避雷器放电检测变压器绝缘耐受性，故障形式多样化，例如短路，局部放电等，后果也十分严重，将会导致所以磁场扰乱，力矢量也会变得异常。

4 电压互感器改进措施

电子式电压互感器虽然有着绝缘性能良好，动态响应能力突出等优点，但是如果不采取合理的运维方式也会出现异常现象。根据以上介绍的电子互感器常见的故障类型以及排查方法有助于后续在电压互感器的改进上提供借鉴思路。针对互感器常见的异常现象所提出的改进措施如下：

1）电子互感器的线圈多为树脂密封，这种密封方式不利于互感器运行过程中的散热，长时间运行发热严重，可能导致互感器的变形甚至断裂；

2）现场设备运维人员应定期全面检查设备的线圈状态，避免出现短路问题；

3）电压互感器的信号传输方面尽量将压接光纤替换为多模尾纤避免信号传输间谐异常。

5 总结

电子式电压互感器作为智能变电站系统中的关键部件，其异常诊断与分析至关重要，通过分析电子式电压互感器的类型以及常见的异常状况制定了相应的排查方法，并结合异常问题提出了电压互感器相应的改进措施。电子互感器故障类型比较多，针对不同的故障类型采取相对应的排查方法，及时处理电压互感器出现的异常情况，本文主从电压互感器的分类，电压互感器的故障类型以及针对异常现象提出相对应的改进措施三个方面详细阐述。

参考文献

[1]罗承沐，张贵新.电子式互感器与数字化变电站[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]李腾，华超.一起电容式电流互感器末屏故障的发现和分析[J].变压器，2014，51（1）：66-67.

[3]李晋伟，张怿宁，陈豪.光源波长与透光轴交角对磁光式电流互感器测量精度的影响分析[J].变压器，2015，52（1）：69-72.

[4]汪伟，刘君，陈正强等.500Kv电容式电压互感器试验方法改进[J].变压器，2014，51（7）：59-62.