電壓互感器常見故障及異常分析

文/張海芳

1 引言

電壓互感器是由一、二次線圈、鐵芯和絕緣材料組成的帶鐵芯的變壓器。作為一種電壓變換裝置，電壓互感器的主要作用是電壓變換和電壓隔離。可以將高壓回路或低壓回路的高電壓轉換為低電壓（如100V），為測量儀表和繼電保護裝置供電服務。此外，電壓互感器也可以從一次線路取電并給二次回路供電。

電壓互感器作為一種電壓轉換裝置，在保障變電站的安全穩定運行中承擔著非常重要的作用。在長期的運行中，電壓互感器容易發生故障，對電力系統的安全穩定運行造成不良影響。本文對電壓互感器的常見故障及異常進行分析，并對電壓互感器各類的處理進行討論，并對電壓互感器的日常維護進行論述。

2 電壓互感器的常見故障及異常分析

2.1 鐵芯片間絕緣損壞

互感器在長期運行中鐵芯片間的絕緣不良、或長期運行在惡劣環境中如高溫環境下，導致鐵芯片間的絕緣老化，絕緣損壞后會導致電壓互感器在運行過程中溫度上升，如不及時發現處理甚至會引起火災。

2.2 接地片與鐵芯接觸不良

若電壓互感器的螺絲沒有擰緊、接地片沒有插緊，互感器在長期的運行過程中會發生接地片與鐵芯接觸不良的現象，此時會導致電壓互感器在運行中鐵芯和油箱之間會有啪啪的放電聲。

2.3 鐵芯松動

若電壓互感器的鐵芯片間發生松動、或未夾緊，會導致鐵芯在運行中出現松動，使得電壓互感器在運行中會有不正常的噪聲及振動。

2.4 繞組匝間短路

若電壓互感器長期工作在過載狀態下、或絕緣老化、或制造工藝不佳，使得電壓互感器的繞組匝間發生短路，導致電壓互感器的溫度迅速上升，高壓熔斷器發生熔斷同時有啪啪的放電聲，此外，還使得二次側電壓表的指示忽高忽低，不穩定。

2.5 繞組斷線

若電壓互感器的線路焊接不良、引出線不合格及機械強度不夠，會導致繞組的引線發生斷裂。當發生斷裂時，短線處會發生電弧、同時有放電聲，短線出的電壓表讀數降低甚至為0，是的電壓互感器無法正常工作。

2.6 繞組對地絕緣擊穿

當互感器內的繞組發生老化、或繞組內有異物、絕緣受潮、嚴重缺油或過電壓擊穿時，互感器內的繞組對地絕緣會發生擊穿，導致高壓側的熔斷器發生連續熔斷，同時有放電聲。

2.7 繞組相間短路

互感器在長期運行中繞組絕緣會老化、絕緣油受潮及短缺，會導致互感器的高壓側的熔斷器發生熔斷，油溫迅速上升，油甚至會噴濺、冒煙，如不及時處理會引起火災。

2.8 套管間放電閃絡

互感器在長期運行中，套管如遇到突然施加的外力而導致被機械損傷，亦或有小動物進入套管，導致套管內污染嚴重，進而使得絕緣效果減弱。這會引起套管間發生放電閃絡，高壓側的熔斷器發生熔斷。

3 電壓互感器的主要故障的處理

3.1 電壓互感器回路斷線的處理

當電壓互感器的回路發生斷線時，首先應停用其所帶的繼電保護裝置，確保其發生誤動。其次，分析回路斷線的原因，如因二次回路發生故障，則應根據檢測儀表的來測量設備的運行狀態，此時不要改變設備的運行方式，避免誤操作的發生。進一步檢查熔斷器高壓側、低壓側有無發生熔斷，如發生熔斷，應立即進行更換，并進行原因分析，避免熔斷的再次發生。最后檢查二次回路電壓的接點是否工作正常，有沒有發生斷線、松動的現象，切換回路有沒有接觸不良的現象，二次側的自動空氣開關是否脫扣。確保二次回路的正常工作。

3.2 高、低壓熔斷器熔斷的處理

電壓互感器在長期工作中發生高、低壓熔斷器熔斷時，首先應復歸信號，檢查是哪側熔斷器發生熔斷。若低壓熔斷器發生熔斷，應立即更換低壓東短期。若高壓熔斷器發生熔斷，應拉開高壓側隔離開關并取下低壓側熔斷器，實施驗電、放電處理后，更換高壓熔斷器。在更換后，如若熔絲再次熔斷，則應立即查明原因并進行處理。

3.3 電壓互感器本體故障的處理

電壓互感器如若高壓熔斷器連續熔斷2-3次，或內部有啪啪的放電聲或其他噪聲，發生冒煙或焦味，互感器發生漏油，則應迅速停止該電壓互感器的使用。同時更換新的電壓互感器，并觀察新的互感器的工作狀態。

4 電壓互感器日常巡檢內容

為確保電壓互感器的正常工作，應在對變電站的檢查和維護時對電壓互感器給予高度的重視。首先，應檢查互感器的標示牌是否完好，瓷瓶應保持清潔、完整，確保瓷瓶無損壞及裂紋，無放電痕跡及電暈聲響。其次，應檢查電壓互感器的壓力指示是否正常，當壓力低于0.4Mpa時應及時調整，確保壓力指示不能低于0.4Mpa。

注意聽電壓互感器的內部的聲音是否正常，確保互感器內部無劇烈震動聲和放電聲，尤其在外部線路接地時，更應該對此認真檢查。

認真檢查高壓側的導線接頭處的溫度不能過高，以避免二次線纜及導線沒有發生損傷及腐蝕。同時對二次端子箱的密封性進行檢查，確保其封閉良好，同時檢查二次線圈的接地線是否穩固，確保沒有松動和晃動，保證箱內的干燥和清潔。

5 電壓互感器燒毀故障案例分析

5.1 故障現象

某新建的35kV變電所有兩段10kV母線，每段都裝有由三臺電壓互感器組成的電壓互感器組。將10kV母線分段投入試運行時，發現當第Ι段母線送電后，該段母線上的電壓互感器二次側電壓值出現不平衡的現象，而且開口三角處出現很高的電壓。技術人員立即停電對10kV母線及電壓互感器等作了全面的檢查和測試，沒有發現任何問題。再次投入運行時，三相電壓仍然很不平衡，而且使該組互感器中的兩相很快燒損。于是換上不同廠家生產的、經全面試驗合格的互感器進行幾次試投，但二次側電壓值有時正常，有時又不正常，而且每次投人的電壓數值也不相同，并伴有接地信號。

5.2 故障原因分析

這種現象實際上就是供電系統中偶然發生的鐵磁諧振。當供電線路各相對地電容形成的容抗與線路上，所接入的電壓互感器各相的綜合感抗數值相近或相等時；就發生鐵磁諧振。因為在10kV母線段試送電時，各相的容抗XC較大。單組電壓互感器的各相的感抗XL值也較大，兩者數值接近。

出現各相電壓不平衡，而且每次投入時電壓數值又不斷變化，由于各相母線對地的相對位置不同，所以各相對地電容的大小有差異；另外每次投人電壓互感器時，各相的接觸電阻以及同期性都隨手車推人的速度、力量大小的變化而變化，所以引起的各相諧振程度也就不一樣。各相電壓在鐵磁諧振時的嚴重不平衡，使電壓互感器組二次側開口三角處感應出很高的電壓。鐵磁諧振對供電系統的危害是很大的。它可引起供電系統中供電線路三相、兩相或單相對地電壓升高，使電氣設備或線路中的絕緣薄弱點被擊穿，造成接地或短路從而引起大面積停電事故。它也可能使變壓器、斷路器的套管發生閃絡和損壞，或避雷器爆炸等。

5.3 故障解決措施

可以采取改變供電系統中一些電氣參數，以破壞產生諧振條件的辦法。如可在電壓互感器的開口三角處并接30～60Ω、500W左右的阻尼電阻；或在電壓互感器高壓側的中性點到地之間串接一只9kΩ、150W的電阻，用以削弱或消除引起系統諧振的高次諧波。當系統中只有一組電壓互感器投入時，可投入部分備用線路，以增加分布電容值來防止諧振的發生。