分析110kV变电站电压互感器的故障成因

分析110kV变电站电压互感器的故障成因

【摘要】整个社会的用电量逐步增大，各种生产活动都和电力系统的运行状态密切相关，电压互感器在高压电网中发挥着不可代替的作用，其运行状态影响着电能计量的准确度。然而在实际应用中，由于种种原因，电压互感器常会发生一些故障，不利于整个系统的正常运行。本文对其原因做了简要分析，并提出了一些对策。

【关键词】110kV；变电站；电压互感器；故障成因

0.引言

电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压；而电压互感器变换电压的目的，主要是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，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备，其种类很多，其中使用范围最广的是电容式电压互感器，这种互感器生产成本较低，具有很高的耐压性和绝缘性，此外，还能进行高频通信，因此在电网中得到广泛应用。然而，由于工艺、设计以及材料质量等因素，在运行中常会出现一些故障，使变电站的工作效率有所下降，导致故障发生的原因是多种多样的，本文以110kV变电站的电压互感器为例，对其故障原因做了简要分析，并提出一些策略。

1.电压互感器的结构和原理

电压互感器主要由铁心、线圈和绝缘组成，工作原理和变压器相似。其基本结构通常为单相双线圈，当施加电压在一次绕组上时，铁心会产生相应的磁通，同时，在电磁感应的作用下，二次绕组也会产生电压。绕组匝数改变，两次电压比也不同。被测电压可单相使用，也可三相使用，三线圈互感器多一个线圈，正常工作时，三相电压是对称的，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。发生单相接地状况时，第三线圈会起到一定的保护作用。

2.故障原因分析

电容式电压互感器主要有两部分组成，一是电容分压器，又可分为主电容和分压电容；二是电磁单元，又可分为阻尼器、补偿电抗器以及中间变压器。电压不同，设备也有所不同，以瓷套为例，110kV的设备有1个，500kV就有3个，主电容和分压电容都是安装在瓷套内的。

2.1电容器

在正常运行中，整个互感器的电压荷载为kV，其中分压电容器和电磁单元的电压荷载为20kV。然而在运行中，总会出现一些异常现象，比如因为工艺水平有限或把关不严，致使分压电容器某部分受损，存在质量问题，则其承受能力极有可能会因此降低，本来流经此处的电压只能由其他节承担，其他节的电压过

高，会影响到整个系统的运行状态，虽然可以输出二次电压，但电压值并非正常值；一次绕组尾端的接地端子需要有个良好的接地点，如果失去了接地点，或者接地点接触不良，其尾端会形成一个远小于各单元的电容，由于是串联电容，尾端和地之间会因此形成高悬浮电压，以致于尾端放电，轻者会损坏周围元件，重者有可能引起爆炸。当尾端接地点完全失去后，会有一些异常的前兆，如互感器会发出巨响，二次电压不断波动；如果是接触不良，互感器会轻微作响，尾端的接地端子会有相应的发热，二次电压出现波动。密封也很重要，若没有良好的密封性，电容单元可能会出现受潮、渗油现象。前者对其耐受电压以及介损会有直接影响，从而降低电容器的性能；后者会导致某些外露元件发热升温，轻则发生形变，重则可能爆炸。

2.2电磁单元

一旦部分电磁单元出现对地短接的现象，20kV对其来说则为高电压，难以承受，而且极有可能会失去二次电压输出，降低整个单元的性能。

电磁单元由三部分组成，对中间变压器来讲，出现故障的原因主要在于设备本身质量和密封性。由于制造工艺不够成熟，或运输途中发生碰撞等原因，绝缘很容易被磨损，最终击穿，导致高压绕组出现短路，二次绕组没有输出电压，其他部分承受电压过高，补偿电抗器两端的放电管击穿短路，串入限流电阻，电阻发热最终导致油箱温度上升。其次，由于密封不良，潮湿空气会趁机而入，造成其绕组绝缘性降低，对地发生击穿，损坏中间变压器。此外，如果底座不严，可能会引起大量的水进入，锈蚀单元铁芯，使绝缘油迅速老化。

2.3氧化锌避雷器

从上述分析中可知，故障可能会由过电压引起，为避免发生过电压的现象，应采取一定的手段将电压控制在合理的范围内，最常见的方法就是 安置避雷器，避雷器的材料多为氧化锌避雷器，且多并联在中间变压器的一次侧。如果电压过大，氧化锌避雷器会被击穿，致使高压侧出现短路接地，二次侧没有输出电压。此外，如果氧化锌避雷器的质量不合规定标准，其性能就会大大下降，承受能力低，往往达不到额定值。

2.4绝缘部分

在互感器内部，不管是电容单元，还是电磁单元，因为都要承受一定的电压，为防止因电压过高而影响系统，应设置相应的绝缘部分，起到绝缘作用。绝缘部分也会出现故障，如零件老化使得绝缘的性能下降；或在制造过程中和运输途中出现不当，直接影响到许多部件的绝缘性能；此外，由于使用时间过长，许多部件逐步老化，出现密封不良或渗油等现象，从而损坏绝缘。

2.5其他原因

首先是厂家的问题，在生产时，产品的质量就不合规范，如内部接线错误、

油质低劣等；在投入使用后，工作人员可能因为没有认真负责，或一时大意，某些细节工作没做好，如螺栓不牢固， 在运行中松懈脱落，导致二次电压异常，严重者还有可能会引起爆炸；在现场安装的过程中，可能存在着失误。如某些元件都是经厂家配置好的，次序决不能乱，但在现场安装时，工作人员缺乏经验或不按照说明书进行，以致于某些参数并不匹配。

3.故障处理

3.1对制造方来说，应使用现今科学的制造工艺，保证产品的质量；对变电站来说，工作人员应加大对电压互感器二次电压的监测力度和测量频率，一旦电压数值出现异常， 应根据电压互感器设备的电容量及介质损耗测试结果对CVT状态进行判断。

3.2对于刚投入使用的电容器，要对其严格把关，保证电容器尾端接触良好，否则应禁止进入使用；检修工作结束后，工作人员在验收过程中，应包括对电容器末端接地情况的验收，这就要求工作人员对相关知识非常了解；设备的巡视，除了本职项目，还要对电容设备的尾端装置进行检查，看其是否存在渗漏或放电现象；在测温时，也应增加对末端接地位置进行测量，如有异常，及时汇报上级。

3.3安装在线监测装置，能够对变电站进行实时监测， 一旦出现故障，初步判定电压存在异常时， 可以在不停电的情况下， 通过在线监测装置对电压互感器的电容量以及介质损耗做出准确测量， 然后在此基础上做出最终判断。

4.结束语

随着电力行业的不断发展，电网面积不断扩大，尤其是在超高压电网中，电压互感器起着调节电压的重要作用，其运行状态关系着电能计量装置能否准确计量等重要工作。然而在实际运行中，往往会出现许多故障，引起的原因是多样的，必须根据具体情况采取合理手段加以解决。

参考文献：

[1] 齐俊华.110kV变电站电压互感器故障原因分析[J].自动化应用，2012，27（12）：172-175

[2] 王健； 张小侠.110kV变电站电压互感器故障分析[J].中国科技投资，2012，21（30）：210-212