电压互感器故障及分析

[摘 要]近年来，随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对用电的需求逐年增加，致使各大变电站的任务也随之加重。作为变电站重要且必备的设备，电压互感器对变电站的运行具有重大的作用，通过按照比例关系转换分配高电压，进而供计量、保护、仪表装置使用，完善了变电站的运营，本文分析了35kv变电站电压互感器常出现的故障和烧毁的原因，并在此基础上提出了具体的解决办法和对，以期能为业内同仁提供有益的参考。

[关键词]电压互感器；故障分析；对策

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0075-01

新时期的发展中，35kv以及以下的电压等级的变电站被大量使用，且小接地短路电流成为了最有效的连接方式，在变电站的运作的过程中，其电压互感器会经常出现一些异常情况或故障，严重影响了变电站的正常运作，基于此，本文对电压互感器的故障进行了仔细分析，为有效防止互感器出现损坏情况作了相应的对策探讨。

1、35kv变电站电压互感器种类及工作原理分析

随着近年来科技的不断发展，对电压互感器的分类也出现了很多种，就本文研究来看，按安装地点分，35kv以上为制成户外式，35kv以下的则多安装为户内式；另外，电压互感器又可分为三相式和单项式，各自具有不同的特点，且35kv以上就不能制成三相式，在电压互感器的运用过程中，就三绕组电压互感器来看，不单单有二次基本侧和一次侧，在此基础上，还有一组辅助二次侧，作用是用来保护接地，构成了其基本架构[1]。

不同于变压器的工作原理，电压互感器以铁心和原、副绕组为其基本结构。在实际运用中，互感器的容量虽小但较为恒定，这也使得其其在运行时一般接近或是处于空载状态，另外，由于互感器本身阻抗小的事实，就是得其发生短路时电流会急剧增加致使线圈饶坏，所以，为了杜绝短路情况的发生，在选择安装地点的时候副边绕组连同铁心可靠接地。

经过使用电压互感器，可实现对高电压的比例关系分配，让其变为电压更低的有效设备，对使用者提出了更高的要求，使用时为确保工作人员的人身安全，需将高电压与工作人员进行隔离。另外，其二次回路为高阻抗回路，其阻抗决定了电流的大小，这种形式下，电压互感器成为了一个被限定了结构的特殊变压器。

2 常见的两种35kv变电站电压互感器故障

在当前的发展中，经笔者研究变电站互感器发现，空载运行时，整个设备的储能元件大多存在于35kv以下非接地系统中，这种情况的存在极容易导致发生谐振现象，即铁心的饱和引起电感量的变化，在变化的过程中，当线路的地容抗XC与铁心的感抗XL相等或接近时，就会形成和引发并联铁磁谐振，而电路中非线性电感原件是形成这种铁磁谐振的首要条件，电路参数的突变，如短路及供电变压器发生三次谐波等，会使得互感器的绕组过热，极易发生烧毁或爆炸现象，造成变电站的重大故障。

除上述故障外，还有一种常见故障叫做电压互感器熔断器熔断，这种故障一般在小接地短路电流系统中发生，故障与两种互感器的发生环境有关，互感器的形式则是造成当前电压互感器熔断器熔断的原因，两种形式一种是三相五柱式电压互感器，之外的另一种则为单相组式电压互感器，共同影响着变电站电压互感器的运用[2]。

3 铁磁谐振的特点和常用消除办法

发生铁磁谐振时，相同的电势电源情况下，就使得回路不单单只是一种较为稳定的工作状态，研究发现，外界冲击引起的过渡情况对其有着重大的影响，决定了电路稳定在何种工作状态。经分析，PT的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，这种形势下，铁磁的饱和效应会限制电压的幅值，使电压受阻，为确保不会出现强雷的铁磁谐振情况，应当使回路电阻大于一定的数值，一般情况下，只有w0=1/L0C

针对铁磁谐振情况的发生，为实现对其的有效解决，首先要了解配电系统铁磁谐振的特性，一般PT一次中的中性点加装阻尼电阻，这是目前较为常采用的处理方法，这是因为在单相接地时消谐器上出现千余伏电压，致使其非线性电阻下降，这种形势下，使得为其对保护工作没有影响，另一方面，还有一种解决方法，就是在PT开口三角侧并联固定阻尼，综合来看，此方式适用于一些要求并不太高的变电站，可有效解决电压互感器故障。

4 电压互感器故障原因总结

4.1 质量方面的原因。电压互感器的运用过程中，如果是产品本身绝缘、烧制工艺或是铁心叠片不达标，就会导致绝缘长期处于高温的状态下运行，随着时间的增加，会加速绝缘的老化，致使短路短路现象发生，也会加剧电流的增加等，极易造成造成高压熔断器被熔断，对变电站的发展造成了严重的影响。

4.2 铁磁谐振造成的电压互感器被击穿。变电站的运作中，发生铁磁谐振后，互感器激磁电流急剧增大几十倍，长时间的谐振后，极易损坏电压互感器。

4.3 电压互感器二次负荷偏重。 在电压互感器的运用中，如果一、二次电流较大，二次侧负载电流会发生变化，其总和会超过先前设置的额定值，这种情况下，必然造成PT内部绕组发热，极其容易导致膨胀爆炸现象的发生。

5 电压互感器故障原因分析

在电压方面，按照产生的运营分类，可将电压分为四种，分别是雷电过电压、工频过电压、谐振过电压以及操作过电压，一般结合电压互感器烧毁时的具体情况进行分析，谐振过电压引起的事故占据了大部分，笔者将对其进行具体分析。

一般情况下，按照起因，可将谐振过电压分为三种，分别为参量谐振过电压和线性谐振过电压，以及铁磁谐振过电压，第三种较常出现，具体而言，其是指非线性电感与电容串联激发起的谐振现象，基于其中的电感值非常数现状，会让谐振存在不一致性，高低谐振也随之出现[3]。

除铁磁谐振，另一个很重要的故障原因便是电压互感器的熔断器熔断现象，因为其与电压互感器的形式有关联，具体而言，有三相五柱式电压互感器和单相组式电压互感器两种，通过分析，笔者得知负载与互感器本身存在着一定的相互关系，两者的之间的联系会因一方出现问题而变得更加紧密。

6 危害处理办法

针对本文提到的两种常见故障，经笔者研究分析认为，一般可在35kv电压互感器一次的中性点加装阻尼电阻，以此来低压下消谐器呈高电阻值，在此基础上，一开始就使得谐振请鲁昂不容易发生，而且在及进行单相接地的时候，电压互感器上的消谐器会发挥自己的效用，会出现千余伏电压非线性电阻下降，这样，就使得其对接地保护工作没有影响，保证了变电站的良好运行。

增大谐振回路的阻尼的同时，为避免此类情况的产生，还要联系系统的运行方式，进行对方位的保障，为实现此目标，运行人员应熟悉和了解相关方面的知识和技术，一旦遇到断路断开但母线电压仍高的时候，要考虑到可能发生谐振的情况，针对此，应立即断开电压互感器刀闸，亦可通过断路器前、后刀闸，来进行故障的消除，仅需短路其中的一组即可，然后详细全面地检查电压互感器，包括测试线圈直硫电阻、外看电压互感器是否漏油等等，防止互感器带兵运行，再次导致故障的发生。

为避免空母线电压互感器的铁磁谐振现象，经仔细研究分析后，可改变运行和操作的方式，增大母线电容或采用电容式电压互感器等，此外，在建造变电站的时候，还要保证电压互感器的质量，进而确保其在使用中不出现故障。

结束语

综上所述，新时期的发展过程中，人们对用电的需求逐渐增加，为适应新的发展要求，电力系统的复杂程度也随着增加，变电站中电压互感器的故障也时有发生，针对此现象，本文分析了35kv变电站电压互感器的两种常见故障，在对故障原因分析的基础上，提出了危害的处理办法，希望能为我国变电站的发展提供有益的参考。

参考文献

[1]杨森林，李沿桦.地铁35kV供电系统电压互感器故障分析[J].现代城市轨道交通，2012，03：38-40.

[2]周学文.HXD3型电力机车高压电压互感器故障原因分析及对策[J].西铁科技，2013，04：2-4.

[3]王瑞，李新，张立臣，张继元，高洪光.HX_D3C型电力机车高压电压互感器故障与分析[J].机车电传动，2014，03：106-109.