关于110kV变电站电压互感器故障原因分析

谢静静+张强+黄振立+张国栋

摘 要： 变电站是电力网络的重要组成部分，在保证电力网络安全可靠运行中发挥着重要的作用。而作为变电站设备的一种，电压互感器一旦出现故障，会给变电站的稳定运行带来很大的影响，需要电力工作人员的重视。本文笔者以110KV变电站为例，对电压互感器故障的发现、诊断和处理进行了简单的分析，希望可以为变电站的安全稳定运行提供一些参考价值。

关键词： 110KV变电站；电压互感器；故障原因

电容式电压互感器由中间电压电磁单元和电容分压器组合而成，兼具电磁互感器和耦合性电容器设备的相应功能，还具备可靠的阻尼铁磁谐振以及较为优良的瞬变响应特性。但是，受工艺水平以及设计经验、过电压、原材料选择等因素的影响，电压互感器在变电站的使用过程中会产生各类型的设备故障，使整个电力系统的安全可靠运行受到严重的威胁。

1、110KV变电站电压互感器故障的发现

在人们的日常生产生活中，110KV变电站扮演着重要的角色，其电压互感器的运行是否正常，对于变电站的工作效率会有直接的影响。电压互感器在长时间的超负荷运行状态下，会内部温度过高，二次输出电压将会出现异常，从而对整个变电站的正常运行造成影响。针对这种情况，若不及时予以检测维修，一般会导致变电站异常运行，严重时甚至会对变电站工作人员的生命安全构成威胁。依据变电站的常见故障分析经验可知，使用电压互感器时，若电压互感器的同类温差超过0.5℃，就说明其局部或整体过热，应及时停运，并对其进行检测修复。而电容式电压互感器（CVT）的出现有效解决了这个难题，其由于价格低廉、性能较好和使用寿命较长，目前已普遍运用于变电站中，颇受人们的青睐。电容式电压互感器除了具有普通电磁式电压互感器的功能外，还综合了电容器的诸多优点，其运用在变电站中可确保其本身温度长期处于正常状态，不至于因局部或整体过热而出现故障。虽然电容式电压互感器在110KV变电站中是最常见的电力设备，但受其自身结构设计、原材料和工艺水平的影响，在具体使用过程中，其若导致其他设备发生故障，也会对整个电网的正常运行产生影响。

红外热成像技术主要是通过非接触方式来检测设备温升，诊断设备的运行状态，它具有使用安全、操作简便、时效性强的优点，相比同类传统预防性试验，其可使停电时间大为减短，并可通过热成像分布准确判断电压互感器内部存在故障的具体位置，以消除安全隐患，因而，红外热成像技术在电压互感器的维护中被广泛运用。2016年，在对某110KV变电站进行年度红外测温时，测出TV的A相最高温度是39.9℃，B相最高温度是37.8℃，C相最高温度是37.4℃，其中A相和C相的温差高达2.5℃，接下来检测出TV二次输出电压出现异常。根据相关温度标准，电压互感器的三相温差应严格控制在1.5℃以内，同类温差应在0.5 ℃以内。觀察红外热成像仪拍摄到TV三相照片可发现，该TV下半部分的温升已超过1.5℃，属重大缺陷，根据红外热成像图谱初步分析，是TV 内部损耗过度引起的。

2. 110KV变电站电压互感器故障分析

2.1电压互感器结构原理

CVT型号为TYD110/ -0.02H，为了方便对故障情况进行说明和论述，这里给出其结构原理图（图1）。该CVT由安装在下部油箱的电磁单元和1节瓷套外壳的电容分压器2部分组成，其中瓷套内分别安装了C1、C2，电容量分别为C1 =29990pF，C2 =63540pF，C1、C2经串联后的电容量为20373.8pF，电磁单元中CVT的一次端A′在瓷套内，主要连接C1和C2，3个二次绕组的接线端a1、n1，a2、n2，da、dn由接线盒引出，X端经出线盒接地。

2.2 故障原因的判断分析

由其工作原理可知分压电容器C2 和油箱电磁单元正常状态下承受的额定电压为20kV，而整台CVT 承受的电压为190.5 kV 若电磁单元部分对地短接不承受20kV 的电压，二次将失去电压输出，对设备整相承受电压的能力影响较小；而假设分压电容器存在缺陷，其将承受较低的电压，其他节承受的电压升高，会造成整台设备运行异常，有二次电压输出但不是正常值，设备会发出异常声音或损坏。如果电磁单元的变压器一次端断线，电压将不能正常传递，二次失去电压输出，若C2 的电容量变大 二次电压输出会降低。由此可见，在CVT 能够承受系统正常电压的前提下，结合其结构特点可确定分压电容器本身正常。故障原因可能是：①电磁单元变压器一次引线断线或接地；②与电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通；③油箱电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。随后对设备进行解体检查，通过电气试验对故障原因进行进一步具体分析。

2.3 解体检查及故障处理

当前变电站电压互感器故障的常见原因为互感器电磁单元中与变压器并联的氧化锌避雷器出现了击穿导通现象。对这种情况，应将设备底座油箱解体后进行详细的检查，并检测电磁单元中的变压器及变压器的绕组直流电阻，保障氧化锌避雷器能够正确运作。氧化锌避雷器的绝缘电阻值在10Ω 以下，表示其能够正常运行。

完成测试之后，需把电磁单元与氧化锌避雷器分开，并针对电压互感器的电磁单元变压器进行合理的测试。另外，需对接头的接触面进行打磨，使之接触面有效接触，并对生锈螺丝进行更换。

3.结束语

总而言之，电压互感器是变电站设备的重要组部分，其运行安全直接影响着变电站功能的有效发挥。变电运行管理人员应该充分重视起来，加强对于变电站设备的巡检和维护管理，及时发现设备中存在的故障和隐患，同时采取合理有效的措施，对故障原因进行深入分析，从源头上消除故障，避免同类故障的重复发生，确保电力系统运行的稳定和安全。

参考文献

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