變電站電壓互感器損壞原因分析及防范對策

吳躍龍

（貴州省安龍供電局 貴州省黔西南布依族苗族自治州安龍 552400）

變電站電壓互感器損壞原因分析及防范對策

吳躍龍

（貴州省安龍供電局 貴州省黔西南布依族苗族自治州安龍 552400）

變電站設(shè)備在運行過程中，電壓互感器由于運行環(huán)境本身的復(fù)雜性和惡劣情況，往往會加速電壓互感器的老化與損壞，所以需要尤其重視對電壓互感器故障問題的防范。本文探討了變電站電壓互感器的常見故障和原因，以及故障的防范措施，以供參考。

變電站；電壓互感器；損壞；防范

1 引言

在新時期的電力行業(yè)發(fā)展中，各種電壓等級的電壓互感器被廣泛使用。由于電壓互感器在長期實際運行過程中，非常容易出現(xiàn)一些異常情況或故障問題，從而會嚴重影響變電站的日常安全運行穩(wěn)定性，為有效防止電壓互感器出現(xiàn)損壞，必須針對實際情況采取防范措施。

2 電壓互感器概述

2.1 概念

電壓互感器（見圖1）原理和變壓器一樣，均是變換電壓的壓電裝置，在設(shè)計選型中需要結(jié)合實際情況選用容量最為合適的電壓互感器，原理是將電網(wǎng)的高電壓變換為安全標準的低電壓，以供測量儀表、繼電保護裝置等工作使用。其通常需要與繼保裝置相互配合才能夠充分發(fā)揮其保護電力系統(tǒng)的作用。

2.2 電壓互感器的作用

圖1 電壓互感器

電壓互感器在運行過程中，給一次繞組施加一個電壓（U1），就會同時在鐵心中產(chǎn)生一個相應(yīng)的磁通。依據(jù)電磁感應(yīng)的定律此時在二次繞組則會產(chǎn)生一個相應(yīng)的二次電壓（U2），以此通過改變一、二次繞組的匝數(shù)值，可以得到一個符合標準的二次電壓值，滿足測量儀表及繼電保護的使用電壓。電壓互感器一次電壓與二次電壓是不等的，因而會存在一個電壓差比值，即是有不同電壓等級的電壓互感器。簡而言之就是電壓互感器運行中將電路中的一次高電壓，按照一定比例轉(zhuǎn)換為二次低電壓以適應(yīng)各類供電需求。

電壓互感器主要包括兩個繞組，而又同時繞在互感器內(nèi)部的鐵心上，因此兩個繞組和鐵心上都需要設(shè)置絕緣保護層，以完全隔絕兩個繞組和鐵心之間存在的電氣。在實際運行中往往是將一次繞組并聯(lián)接入一次系統(tǒng)線路或母線，二次繞組則并聯(lián)接入測量儀表和繼電保護裝置。電壓互感器即使一次側(cè)電壓較高，二次側(cè)電壓通常也不會出現(xiàn)大幅度的變化，因而能夠提升操作安全系數(shù)，起到保護工作人員和設(shè)備的作用。

3 變電站電壓互感器常見故障分析

3.1 電壓互感器組件故障

由于變電站的電壓互感器正常工作需要多個組件互相配合協(xié)調(diào)，每一個組件的安全、穩(wěn)定、可靠運行都對整個電壓互感器的正常工作至關(guān)重要。而日常情況下，許多原因都會造成電壓互感器的單個電力組件失效。例如在生產(chǎn)中，如果不能高標準進行電力元件的生產(chǎn)，在對電壓互感器的組件進行組裝時，會出現(xiàn)電壓互感器組件的連接脫焊、虛焊等問題。

3.2 漏油故障

當變電站的電壓互感器發(fā)生漏油時，空氣中的潮氣和濕氣會吸入到油箱內(nèi)部，裝置受到潮氣和濕氣的侵蝕，造成功效降低，影響正常的使用效果。如果漏油量過大，將會明顯降低油箱的最大限度油位，并使原來浸于油中的電容芯子出現(xiàn)浸油不佳的問題，甚至出現(xiàn)脫油現(xiàn)象，在斷面和電容板間形成空氣間隙，產(chǎn)生電容，發(fā)生放電現(xiàn)象，造成內(nèi)部的部分元件被擊穿，使電壓互感器工作效力降低。

3.3 老化故障

老化故障在許多電子元件中都存在，其絕緣在長期運行過程中會發(fā)生一系列如固體介質(zhì)軟化或熔解等形態(tài)變化、低分子化合物及增塑劑的揮發(fā)等的物理變化，如氧化、電解、電離、生成新物質(zhì)等的化學(xué)變化，致使其電氣、機械及其他性能逐漸劣化，如電導(dǎo)和介質(zhì)損耗增大、變脆、開裂等，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為絕緣的老化。絕緣逐漸老化最終導(dǎo)致絕緣失效，電力設(shè)備不能繼續(xù)運行。另外，隨著工作時長的增加，在高電壓的工作強度下，密封的絕緣介質(zhì)性能下降幅度也很大。

3.4 絕緣單元故障

絕緣單元是電壓互感器的重要組成部分，在實際應(yīng)用中，電磁單元和電容單元在電壓互感器中需要承受較高的一次電壓，電壓互感器運行過程中，如果缺少日常的維護檢修措施，往往難以及時發(fā)現(xiàn)電壓互感器絕緣單元存在的元件老化或損壞問題，因而無法及時采取解決措施，直接影響到絕緣性能的發(fā)揮，所以有些電壓互感器維護檢修更換不及時，密封性和可靠性明顯下降，造成電壓互感器絕緣故障。

3.5 電磁單元故障

電壓互感器電磁單元主要包括補償電容器、中間變壓器、阻尼器等部分，是電壓互感器中比較敏感和脆弱的一部分。特別是電磁單元質(zhì)量不達標或者密封不嚴，使得電壓互感器經(jīng)常發(fā)生各種故障，加上有些電壓互感器的加工工藝水平較低，存在很多質(zhì)量隱患，或者后期運輸安裝過程中防護不到位，導(dǎo)致電磁單元損壞，導(dǎo)致電壓互感器絕緣擊穿，產(chǎn)生繞組短路故障。

3.6 電容器故障

變電站電壓互感器正常運行過程中，由于受到加工工藝的限制或者其他因素影響，分壓電容器往往達不到標準的電壓負載，因而電壓會超出其承載能力，從而影響變電站的安全運行。通常情況下，接地點需要設(shè)置在電容器一次繞組末端，沒有按照要求接地，或者有些電容器的連接點老化或者損壞，造成串聯(lián)電容末端失去接地點或接觸不良，甚至沒有設(shè)置連接點，導(dǎo)致電壓互感器中電容器的末端與大地之間形成一個電容，并伴隨產(chǎn)生極高的懸浮電壓，使得一次繞組末端發(fā)生對地放電現(xiàn)象，對電壓互感器的電子元件造成損傷，影響電壓互感器的安全使用，從而引發(fā)嚴重的安全事故。

4 變電站電壓互感器故障防范與解決措施

4.1 接地不良

在日常工作中應(yīng)加大驗收和巡維排查的力度，保證電容式電壓互感器的電容末端與大地接觸良好，不影響使用和效能的正常發(fā)揮。維修技術(shù)人員應(yīng)掌握各類電壓互感器電容部分的接地形式，避免任何一種接地方式被遺漏，在設(shè)備正常運行時要仔細檢查，杜絕任何安全隱患的存在。

4.2 采用合適檢測方法

針對變電站的電壓互感器故障問題，必須采用合適的檢測方法：①經(jīng)驗檢測法，由經(jīng)驗豐富的檢修人員依靠自身專業(yè)知識和以往經(jīng)驗，通過傳統(tǒng)的聽、看、摸等方式，檢查電壓互感器故障情況；②儀器檢測法，運用專業(yè)的檢測設(shè)備和技術(shù)檢查電壓互感器故障情況，如紅外熱成像技術(shù)，可以全面探查電壓互感器的整體情況，科學(xué)確定電壓互感器故障位置。

4.3 絕緣故障

我國當前采用的電壓互感器，很多都屬于半絕緣結(jié)構(gòu)，這種電壓互感器的優(yōu)勢在于體積小、成本低、質(zhì)量輕等，長期運行能夠有效避免電壓互感器發(fā)生絕緣故障，故障的原因通常是由于電容單元潮濕、干燥不徹底等因素造成的，因而還需要避免受潮后水分子積累在絕緣紙內(nèi)層上，造成絕緣擊穿問題。

4.4 漏油故障

漏油則可能會通過與空氣之間的相互作用，將潮氣吸入油箱內(nèi)部，進而導(dǎo)致受潮。如果漏油較為嚴重，則會導(dǎo)致油位下降，電容芯子浸油不佳，從而引起端面、電容板間氣體縫隙的放電現(xiàn)象、局部內(nèi)原件擊穿等方面的事故。底部出現(xiàn)密封不良問題是導(dǎo)致漏油故障的主要原因，可采取的措施如下：

（1）當密封滲漏油時，若密封墊彈性尚好，可能是由于壓縮量不一致原因，應(yīng)均勻緊固螺栓使壓縮量一致；若仍漏油可能是密封面加工不良或有雜質(zhì)，應(yīng)將密封墊取下處理或更換。

（2）當二次小套管滲油時擰緊滲油套管的壓緊螺母，或輕輕打開螺母在螺桿上纏生料帶涂密封膠后再緊固，以防沿螺牙滲油，滲油嚴重時應(yīng)更換為防滲密封結(jié)構(gòu)的套管。

（3）當材質(zhì)不良和焊接滲漏油時，如儲油柜有砂眼或焊縫滲油，采用堵漏膠或電焊的辦法（為防止影響油的色譜分析結(jié)果，電焊堵漏后必須換油）。若膨脹器焊縫滲油，應(yīng)進行更換或補焊。

4.5 老化故障

老化故障主要是由于在長期運行中，各部件的老化，從而導(dǎo)致密封絕緣介質(zhì)出現(xiàn)性能下降，進而導(dǎo)致?lián)p耗和發(fā)熱上升的問題，成為導(dǎo)致PT各種故障發(fā)生的導(dǎo)火索。對此必須及時對元件進行更換。

4.6 鐵磁諧振

電磁感應(yīng)式電壓互感器工作原理與變壓器相同，特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態(tài)。

在發(fā)生鐵磁諧振時，處于相同電勢電源情況下，如果是有外界沖擊所導(dǎo)致的過渡情況，則將會決定電路的運行穩(wěn)定。為解決鐵磁諧振問題，首先需要了解主網(wǎng)鐵磁諧振所具有的特性，通常在一次側(cè)中性點加裝阻尼電阻，在單相接地時，在消諧器上出現(xiàn)千余伏電壓，導(dǎo)致其非線性電阻下降；或在開口三角側(cè)并聯(lián)固定阻尼，適用于要求不太高的變電站有效解決鐵磁諧振故障。

5 結(jié)語

綜上所述，電壓互感器是保障供電設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)。因此，要想提高電壓互感器工作效能，降低損壞機率，就必須要從根本入手，找出產(chǎn)生電壓互感器損壞的原因，并有針對性地制定出解決方案，以保證電壓互感器的工作機能，提高工作效率。

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1004-7344（2016）36-0109-02

2016-12-14