電磁式電壓互感器運行中的異常現象及處理措施

謝偉強 張 赟

（保定供電公司，河北 保定 071000）

目前我國35kV 及以下中性點不接地系統主要采用電磁式電壓互感器，其工作原理同一般鐵心式電力變壓器相同，結構和接線方式也相似，主要特點是容量小，一次電壓比較恒定，不受二次負荷的影響，正常運行時接近于空載狀態。電磁式電壓互感器基本結構主要是由鐵心和原、副繞組組成，其副邊本身的阻抗很小，如果副邊發生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。現在35kV 及以下中性點不接地系統電磁式電壓互感器一般二次都做成三繞組結構，其原邊電壓為被測電壓。一個線圈供計量使用，一個線圈供測量（保護）使用，第三線圈接成開口三角形，開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯接。正常運行時，電力系統的三相電壓對稱，開口三角輸出電壓為零。如果線路或是母線發生單相接地故障時，中性點電位出現位移，開口三角產生零序電壓使繼電器動作，從而對電力系統起保護作用。線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此，這種三相組合式電壓互感器采用旁軛式鐵心（一般10kV 及以下時使用）或采用三臺單相電壓互感器組裝一起使用。對于這種互感器，第三線圈的準確度要求不高，但對電壓互感器的勵磁特性有一定的要求[1-2]。

1 電磁式電壓互感器運行中的異常現象

在電力系統運行實踐中，發現電磁式電壓互感器主要有以下幾種異常現象。

1）一次保險熔絲熔斷

一些變電站電壓互感器出現一次保險熔絲熔斷現象，有時候是一相熔斷、兩相熔斷或是三相同時熔斷，一般以一相熔斷為主。

2）電壓互感器燒毀

嚴重情況的變電站還出現了三相組合式電壓互感器燒毀現象。

3）開口三角輸出電壓不平衡。

某110kV 變電站10kV 的5 號母線所屬設備投入運行后，對其電壓互感器進行電壓值測量，數據如下：UA=63V，UB=63V，UC=55V，UL=6V，開口三角輸出電壓不平衡。

（4）發“虛幻接地”信號。

輸出電壓不平衡，開口三角繞組兩端的零序電壓大于絕緣監察裝置電壓整定值，使得電壓繼電器動作，發接地信號，造成“虛幻接地”現象。

2 原因分析

針對上述幾種異常現象進行原因分析，主要原因如下。

1）一次保險熔絲熔斷：主要由線路接地所引起，對于目前的10kV 線路，線路絕緣狀況不良，加上大風或是雨季導致線路出現間歇性接地故障，特別是接地消失瞬間極易造成電壓互感器飽和，從而產生較大飽和電流造成一次保險熔絲熔斷。

2）電壓互感器燒毀：對于電磁式電壓互感器燒毀的根本原因是過電流，而過電流又主要是過電壓引起，此外還由于線路長時間接地，一次保險熔絲沒有熔斷導致電壓互感器燒毀。

3）開口三角輸出電壓不平衡：上述對應事例中，當時認為是系統一次電壓不平衡導致，后將該變電站10kV 母聯545 開關合上，4 號與5 號母線并列運行，利用10kV4 號母線電壓互感器測量10kV4 號5號母線電壓為：UA=UB=UC=61V，UL=0.5V。不難看出，10kV5 號母線電壓互感器測量不準，導致開口三角輸出電壓不平衡，電壓達到6V。

該110kV 變電站增容時，在原有10kV4 號母線及所屬設備基礎上新上10kV5 號母線及所屬設備。該母線所用電壓互感器為某廠生產的戶內電磁式電壓互感器，型號為JDZX9-10Q（J-電壓互感器，D-單相，Z-澆注絕緣，X-帶剩余電壓繞組，9-設計序號，10-電壓等級，Q-全工況），兩個二次線圈和一個輔助線圈，電壓互感器中性點安裝有消諧器，設備型號為LXQ(D)ΙΙΙ-10，但經試驗發現三臺電磁式電壓互感器的勵磁特性不一致，在二次額定電壓下各相的勵磁電流值：A 相為0.48A，B 相0.64A，C相0.38A，按最新試驗《電氣設備預防性試驗規程》規定相間最大差別不應大于30%，而B 相與C 相比值即(0.64-0.38)/0.38=68%＞30%，實際值遠大于規定值，正常運行后就會引起開口三角輸出電壓不平衡。

4）發“虛幻接地”信號：由于部分廠家生產的電壓互感器本身勵磁特性不一致，正常運行中開口三角輸出電壓就已經很高，運行中遇上操作過電壓、系統過電壓，導致輸出電壓不平衡值繼續升高，甚至引起開口三角的電壓繼電器動作，從而造成“虛幻接地”現象。

3 處理措施

為了避免由于電磁式電壓互感器運行中的異常現象對電力系統穩定運行造成影響，制定應對措施如下。

1）嚴把設備制造質量關，制造廠要從材料檢驗著手，使同批次配套使用的電壓互感器所采用的硅鋼片鐵芯性能保持一致，其次在工藝上，使鐵芯的加工方法保持一致，以確保同批次配套使用的電壓互感器勵磁特性一致。

2）對采用三臺單相電壓互感器組裝一起使用的情況，一次中性點加裝非線性消諧器，實現正常運行是中性點電阻很高，當出現中性點電壓升高時電阻降得很低。減少接地故障或是過電流故障對電磁式電壓互感器的沖擊。

3）基建安裝或運行管理單位，應選用勵磁特性相同的電壓互感器，按照規定要求選用勵磁特性小于30%的組合在一起，最好是接近一致的。一般同一廠家、同一批次的電壓互感器，其勵磁特性基本相同。

4）對所有運行的單相電磁式電壓互感器結合停電機會進行勵磁特性測試，根據測試數據對勵磁特性偏差較大的進行互相調節，將勵磁特性接近的組合在一起使用。

[1] 楊時寬.電磁式電壓互感器原理及應用分析[J].貴州電力技術,2008(11):39-40.

[2] 陳化剛,張開賢,程玉蘭.電力設備異常運行及事故處理[M].北京:中國電力出版社,2000.