电压互感器常见故障及典型案例分析

郭小燕+朱伯涛+闫佳文

摘要：本文介绍了电压互感器的分类，重点介绍了电压互感器的常见故障类型，列举并分析了电压互感器的典型案例，为实际开展电压互感器检修和故障处理工作提供参考。

关键词：电压互感器；故障；案例

1 概述

电压互感器和变压器类似，用来变换线路上的电压，用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或用来在线路发生故障时保护线路中重要设备，一般容量较小[1-2]。

电压互感器按照工作原理可以分为电磁式和电容式两大类。电磁式电压互感器的工作原理与普通电力变压器相同，结构原理和接线也相似，但二次电压很低，容量很小，只有几十伏安或几百伏安，且多数情况下其负荷是恒定的。电压在110kV及以上的电磁式电压互感器多为串级式结构，一次线圈分成匝数相同的两组，分别绕在上、下铁心柱上，铁心对地电位是相电压的一半。二次线圈套装在下线心的一次线圈外面。

电容式电压互感器是由电容分压器发展而来的，但直接使用电容分压器，由于内阻较大，使得误差较大且输出容量较小。为了提高输出容量，必须提高电容分压器的中间电压，这就需要一个中间变压器，将电压降到标准电压，再接继电器和仪表。所以电容式电压互感器是由电容分压器和电磁单元两部分组成。为了补偿电容器的容抗，在分压电路中串入补偿电抗器L。当Xl=Xc时，电源的内阻抗最小，电压最稳定。不致因分压电容的电压随负荷变化而变化。为了消除可能产生的铁磁谐振，设置了阻尼电阻Rd。常见的是1/3次谐波，在电磁回路将产生较大的电流和过电压，对互感器、二次设备将造成危害，并可能导致保护装置误动作。为了实现过电压保护，设置避雷器保护装置。

2 电压互感器常见故障

2.1电压互感器本体故障

高压熔断器熔体连续熔断2～3次（指10～35kV电压互感器）；内部发热，温度过高；内部有放电声或其它噪声；电压互感器严重漏油、流胶或喷油；内部发出焦臭味、冒烟或着火；套管严重破裂放电，套管、引线与外壳之间有火花放电。电压互感器有上述故障之一时，应立即停用。

2.2电压互感器一次侧高压熔断器熔断

电压互感器在运行中，发生一次侧高压熔断器熔断时，运行人员应正确判断，汇报调度，停用自动装置，然后拉开电压互感器的隔离开关，取下二次侧熔丝（或断开电压互感器二次小开关）。在排除电压互感器本身故障后，调换熔断的高压熔丝，将电压互感器投入运行，正常后投上自动装置。

2.3电压互感器二次侧熔丝熔断（或电压互感器小开关跳闸）

在电压互感器运行中，发生二次侧熔丝熔断（或电压互感器小开关跳闸），运行人员应正确判断，汇报调度，停用自切装置。二次熔丝熔断时，运行人员应及时调换二次熔丝。若更换后再次熔断，则不应再更换，应查明原因后再处理。

2.4电压互感器二次回路故障

电压互感器二次回路常见故障包括熔断器熔断，隔离开关辅助接点接触不良，二次接线松动等。故障的结果是使继电保护装置的电压降低或消失，对于反映电压降低的保护继电器和反映电压、电流相位关系的保护装置，如方向保护、阻抗继电器等可能会造成误动和拒动。

3 典型案例分析

3.1电磁式电压互感器谐振故障

故障现象：中性点非有效接地系统中，三相电压指示不平衡。一相降低（可为零）而另两相升高（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。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。

故障处理：操作前应有防谐振预案，准备好消除谐振措施。操作过程中，如发生电压互感器谐振，应采取措施破坏谐振条件以消除谐振。在系统运行方式和倒闸操作中，应避免用带断口电容的断路器投切带有电磁式电压互感器的空母线，运行方式不能满足要求时，应采取其他措施，例如更换为电容式电压互感器。对电容式电压互感器应注意可能出现自身铁磁谐振，安装验收时对速饱和阻尼方式要严格把关，运行中应注意对电磁单元进行认真检查，如发现阻尼器未投入或出现异常，互感器不得投入运行。

预防措施：从技术上考虑，为了避免铁磁谐振，可以采取以下措施：选择励磁性好的TV或改用电容式TV，在同一个10kV配电系统中，应尽量减少TV的台数；在三相TV一次侧中性点串接单相TV或在TV二次开口三角处接入阻尼电阻；在母线上接入一定大小的电容器，使容抗和感抗的比值小于0.01，避免谐振；系统中性点装设消弧线圈；采用自动调谐原理的接地补偿装置，通过过补、全补和欠补的运行方式，可以解决此类问题。

3.2电压互感器二次短路

故障现象：电压互感器二次短路，会使二次线圈产生很大短路电流，烧损电压互感器线圈，以至会引起一、二次击穿，使有关保护误动作，仪表无指示。因为电压互感器本身阻抗很小，一次侧是恒压电源，如果二次短路后，在恒压电源作用下二次线圈中会产生很大短路电流，烧损互感器，使绝缘损害，一、二次击穿。失掉电压互感器会使有关距离保护和与电压有关的保护误动作，仪表无指示，影响系统安全，所以电压互感器二次不能短路。

电压互感器正常运行时，由于二次负载是一些仪表和继电器的电压线圈阻抗大，基本上相当于变压器的空载状态，互感器本身通过的电流很小，它的大小决定于二次负载阻抗的大小，由于TV本身阻抗小，容量又不大，当互感器二次发生短路，二次电流很大，二次保险熔断影响到仪表的正确指示和保护的正常工作，当保险容量选择不当，二次发生短路保险不能熔断时，则TV极易被烧坏。

预防措施：一般电压互感器在二次侧装设熔断器，只有35kV及以下的互感器中，在高压侧才有熔断器，当互感器发生故障时，将其从高压电路中切除。

4总结

电压互感器是电网的主流设备，在电力系统中发挥着重要作用，更好的了解电压互感器的分类，尤其是了解电压互感器的故障类型，有效的開展典型故障案例分析，有助于提高现场检修人员的技能水平，进一步增强电网运行的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]河北省电力公司组编.变电检修现场技术问答.中国电力出版社，2013.

[2]郭贤珊.高压开关设备生产运行实用技术.北京：中国电力出版社，2008.

作者简介：郭小燕（1979-），男，学历：研究生，单位：国网河北电力培训中心，研究方向：变电设备检修.endprint