淺談智能變電站電子式電壓互感器運行異常分析及處理

馬鑫 林智煒 鄭明輝 周長江

摘 要：隨著電力系統安全高效需求的增加，變電站的智能化維護成為人們關注的重點，為了使電力系統能夠健康高效的運行，需要對運行過程中的參數進行測量、監控。電壓互感器作為重要的電壓轉換部件在智能變電站中大量應用。它的作用主要是將高電壓按照一定的比例轉換成標準的電壓，將輸出的電壓傳輸到測量儀器上。傳統的電壓互感器大多數是電磁式電壓互感器，這種互感器的往往存在著絕緣難度大，動態范圍小，并且容易產生鐵磁諧振的缺點，影響著互感器的變壓性能。近年來，數字化設備的不斷發展，電力系統逐步向更高層次的智能化水平邁進。智能變電站作為智能電網建設的核心組件，它里面包含的中的器件的智能化水平應當相應提高，智能變電站電子式電壓互感器采用的是數字化輸出代替了電磁式的模擬量輸出，為數字化網絡數據傳輸，以及終端的智能數據分析提供了基礎。為了使電力互感器健康有效運行，需要對運行中的狀態進行監測并對異常狀況進行分析，采取措施及時處理，針對以上問題，本文系統分析了電子互感器的異常分析與處理方式。

關鍵詞：智能變電站；電子電壓互感器；異常分析

1 引言

近年來，信息領域不斷出現新的研究成果，5G傳輸技術的突破與商用，人工智能技術的發展與商業落地，工業領域逐漸向數字化方向發展。電力網絡作為傳統的基礎設施，長久以來存在的智能化維護水平不高的問題。電力電壓式互感器是智能變電站中的關鍵部件，由于其良好的絕緣性能、優秀的動態響應性能而逐漸取代傳統的電磁式電壓互感器。它的輸出為數字信號，搭配高速通信傳輸網絡能夠實現實時性較高，精確度較高的性能參數的監控。電子式電壓互感器在運行中會出現不同類型的異常狀態，因此需要對提取出電子式互感器的不同故障類型并且建立相應的分析方法。

2 電子式電壓互感器原理及分類

電子式電壓互感器主要由一個或者多個電壓或者電流傳感器組成，是一種配電裝置，電壓互感器根據不同性能分為幾下幾類：

1）按照電壓互感器中內部傳感原理可分為電氣分壓傳感器和光學傳感器，其中電氣分壓傳感器包括混合分壓型、電阻串聯分壓型和電氣分壓型三類，光學傳感器主要是場效應晶體傳感器。

2）按照電壓互感器的安裝位置主要分為戶內式和戶外式，一般情況下，電壓為35KV以下的多為戶內式，相反，電壓為35KV以下的多為戶外式。

3）按照電壓互感器的相數，一般分為單相和三相式，其中電壓為35kV以上不能制成三相式。

4）按照電壓互感器的絕緣方式，電壓互感器分為充氣式、油浸式、澆注式和干式，其中充氣式電壓互感器主要用于SF6全封閉電器中；油浸式主要用于電壓為10KV以上的配電裝置，此時配置地點為戶外式，并且互感器的絕緣性很好；澆注式主要用于電壓為3KV-35KV，配置地點為戶內式，優點在于維護方便，結構相對來說比較緊湊；干式主要用于電壓為6KV以下的配電裝置，次配置地點為戶內式，相對于其他來說，結構簡單，絕緣強度很低。

3 互感器運行異常排查

為了排查變壓器運行異常情況，需要了解導致故障的原因，包括全面分析繞組機器變形的軸向和徑向力，一般來說，核心變壓器的受力方向和失效機理不同于殼式電壓器，絕緣系統的剛度將會影響導體的強度和線圈的彈性。故障類型描述與分析，變電站在運行初期整體運行狀態良好，運行一段時間后發現220KV的B相線的電壓輸出呈現震蕩現象。當出現這種現象時，首先，需要做的是對設備參數進行合理排查。首先，對電抗器的電阻值進行檢測，并與出廠時所標注的技術參數進行對比，查看是否出現異常。如果異常則需要對其更換處理。否則繼續下一步排查工作。第一步未發現異常現象需要對設備進行放電異常排查，對設備的各個部分進行詳細的放電排查實驗并將參數進行詳細的記錄。若存在放電現象則需要對排查放電部位是否出現裸露，或者積塵現象。若沒有發現異常，則進行下一步排查，檢查電磁線圈的電磁性能是否良好，密封性能是應該首先需要檢查的事項，多數研究表明，線圈的密封性能間接反映互感器的變壓能力。當線圈出現裸露，或者積塵異物進入時會引發短路現象。另外，瞬態電壓浪涌可能導致變壓器故障，對于這種故障，應該使用避雷器放電檢測變壓器絕緣耐受性，故障形式多樣化，例如短路，局部放電等，后果也十分嚴重，將會導致所以磁場擾亂，力矢量也會變得異常。

4 電壓互感器改進措施

電子式電壓互感器雖然有著絕緣性能良好，動態響應能力突出等優點，但是如果不采取合理的運維方式也會出現異常現象。根據以上介紹的電子互感器常見的故障類型以及排查方法有助于后續在電壓互感器的改進上提供借鑒思路。針對互感器常見的異常現象所提出的改進措施如下：

1）電子互感器的線圈多為樹脂密封，這種密封方式不利于互感器運行過程中的散熱，長時間運行發熱嚴重，可能導致互感器的變形甚至斷裂；

2）現場設備運維人員應定期全面檢查設備的線圈狀態，避免出現短路問題；

3）電壓互感器的信號傳輸方面盡量將壓接光纖替換為多模尾纖避免信號傳輸間諧異常。

5 總結

電子式電壓互感器作為智能變電站系統中的關鍵部件，其異常診斷與分析至關重要，通過分析電子式電壓互感器的類型以及常見的異常狀況制定了相應的排查方法，并結合異常問題提出了電壓互感器相應的改進措施。電子互感器故障類型比較多，針對不同的故障類型采取相對應的排查方法，及時處理電壓互感器出現的異常情況，本文主從電壓互感器的分類，電壓互感器的故障類型以及針對異常現象提出相對應的改進措施三個方面詳細闡述。

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