淺析電壓互感器故障原因及預防方法

王天凱

（無錫地鐵集團有限公司運營分公司機電部供電車間，江蘇 無錫 214171）

一、引言

2015年11月27日無錫地鐵九里河公園35KV 101進線開關柜C相電壓互感器發生故障，現場確認35kV開關室有濃煙冒出，電壓互感器本體已經變形發黑，SCADA報文為零序保護In＞＞段跳閘ON 406 ms，現根據此次事件分析電壓互感器故障原因及預防方法。

二、雙繞組電壓互感器絕緣問題分類

電壓互感器的絕緣問題一般由下述原因引起：

（一）繞組絕緣問題：指一次繞組、二次繞組對地絕緣、繞組之間絕緣、對外殼擊穿閃絡引起的故障。

（二）插頭絕緣問題：電壓互感器插頭接地屏蔽層采用半導電材料噴涂，經過長期運行半導電材料的性能逐步變差，導致直流電阻逐步增大，造成電壓互感器插頭無法可靠接地，極易產生放電現象。

（三）鐵芯問題：一般正常情況下電壓互感器鐵芯只有一個接地點，當鐵芯出現多點接地時，鐵芯內部產生過電壓偏差，鐵芯損耗就隨之增大，鐵芯損耗增大時，一次繞組電流增大，長期運行后過熱導致電壓互感器損壞。

（四）其它導致一次電流增大的因素，如直流成份，諧振等，逐步損傷內部絕緣，最終導致絕緣擊穿。

三、九里河公園站電壓互感器故障原因分析

故障電壓互感器返送廠家后，采用電動工具進行分解，清除外部環氧樹脂，露出線圈器身，發現一次線圈已經損壞，進一步解剖至線圈內部，發現一次線圈從外部至里層的全部均勻損壞，包括漆包線漆皮損壞以及層間紙已經碳化燒損，即判定此次故障原因為電壓互感器繞組絕緣問題。

四、絕緣事故原因

（一）受到雷擊過電壓、操作過電壓、工頻過電壓、諧振過電壓影響。因為受到過電壓而使電壓互感器的絕緣受到損壞，造成電壓互感器發生故障?；蛞蛴苛髟斐煞烹婇W絡，而使電壓互感器的絕緣受到損壞，造成電壓互感器發生故障。

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（二）電壓互感器本身鐵芯疊片不達標、支撐卡環機械強度不夠。此類原因主要是生產廠家技術工藝水平不達標，使電壓互感器存在故障隱患，譬如電壓互感器鐵芯絕緣缺陷、零部件耐熱性能不達標、支撐卡環燒制工藝不達標、主插頭與內錐絕緣子接觸不良等。

（三）電壓互感器絕緣老化。電壓互感器長期處于濕度較大的環境中使水分侵入電壓互感器器身，導致電壓互感器的絕緣水平降低而發生故障。絕緣老化后，電壓互感器的機械強度會降低。當外部出現對變壓器的電壓沖擊時，可能導致絕緣損壞而發生故障。

（四）絕緣材質不合格。主要表現為繞組表面的絕緣材質包括絕緣樹脂、漆包線、漆皮及層間紙存在不合格開裂現象，開裂后會造成繞組表面局部放電，長期運行后致使電壓互感器發生絕緣損壞事故。

（五）系統諧振：電力系統中存在直流成分、鐵磁諧振現象，特別是分次諧振，會直接使一次繞組有較大電流通過，逐步損傷內部絕緣，最終導致絕緣擊穿。

五、電壓互感器絕緣故障預防

（一）加強電壓互感器的日常運行維護工作，對電壓互感器進行外觀放電和絕緣閃絡查看，關閉室內照明后，應無肉眼可見的明顯放電現象。

（二）由于電壓互感器的結構是由環氧樹脂將絕緣銅線芯完全澆注密封起來的，后期的檢修維護無法改變其內部的缺陷，對其可能爆發的內部故障是無能為力的。我們只能通過一些必要的應急預案最大限度的降低電壓互感器故障造成的危害和影響。要求做好因故隨時可能再需更換其類似故障電壓互感器的應急預案（含應急物資儲備方案、熟練安裝人員、機具配備方案、運輸與安裝、試驗、送電方案等）并經審查、批準、備案，并發布到位，以盡量減少一旦再出現類似故障后對無錫地鐵2號線供電系統運行穩定性的嚴重不利影響。

（三）定期對電壓互感器各零部件的密封圈進行檢查，保證無橡膠圈無潮濕、老化、龜裂現象，如果現場環境惡劣，可以加裝硅膠呼吸器或防雨帽，徹底解決電壓互感器絕緣下降的安全隱患。還應保證各電氣連接部分安裝可靠牢固，接觸良好。

（四）定期進行電壓互感器進行超聲波試驗，檢查電壓互感器錐頭內部有無異常放電聲音。

（五）設備選型時，應該選用更高標準、更嚴格控制并解決如何消除其可能產生局部高熱應力不利影響的導線毛刺、匝間絕緣、導線外絕緣以及樹脂與導線的溫度-應力控制、樹脂無氣泡澆筑等系列制造工藝技術問題的電壓互感器。

（六）建設過程中電氣設備進場前確認設備房中的環境是否達到設備安裝的要求，設備房內的空氣質量應該保持在正常水平，沒有由油漆工、木工、金屬切割、電焊等造成的粉塵，也無設備房滲水造成室內濕度較大的情況。

六、電壓互感器整改方案

施工時應嚴格按照《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范》(GBJ147-90)的規定執行。

工藝流程：

第一步：PT 拆卸施工方法

1）將一段母線及母線上所有設備全部由運行狀態改為檢修狀態，完成一段主母線維護接地以確保安全。

2）由專業人員拆下所需更換的二次接線并做好標記。

3）拆下所需更換的 PT（JDZXF3-35Q）。

4）回收上氣箱氣體。

5）打開上氣箱上蓋，拆下原裝 NZ35/1 內錐插座，安裝新NZ35/7T內錐插座。

6）要更換的新 PT(JDZXF4-35Q)，在地面安裝好 PT 觸頭等附件并把觸頭部位擦拭干凈并涂抹潤滑脂。

7）把新安裝的內錐插座擦拭干凈并涂抹潤滑脂。

第二步：PT 安裝與恢復供電

1、將 PT 觸頭對準內錐插座孔往里推進到位，將安裝螺母緊固。

2、由專業人員恢復二次接線并校對二次接線，防止二次接線錯誤。

3、上氣箱內部擦拭干凈，更換干燥劑，蓋好上氣箱上蓋，緊固好螺母。抽真空，充六氟化硫氣體。

4、檢查設備安裝調試完好，準備恢復供電。

七、結論

交流中壓環網系統是城市軌道交通網絡的核心內容，是保證供電可靠性的關鍵因素，這是因為高壓系統受地區供電系統的控制，對于地鐵而言是可控因素。當高壓系統發生故障時，中壓環網系統可靠性就成了城市軌道交通供電的關鍵因素，故認識電壓互感器絕緣故障的成因和影響，加強電壓互感器運行、維護和管理工作、防止絕緣故障的發生，對提高供用電系統安全運行的水平和提高供電可靠性都具有十分重要的意義。