电子式电压互感器角误差故障分析及处理

【摘 要】电子式电压互感器是智能变电站内的关键设备，对互感器在运行中出现的故障必须严谨、彻底分析，真正找出原因所在。在分析、处理工作中，只要方向正确，方法得当，很多表面看似混乱、复杂的问题，实际原因很简单。

【关键字】电子式电压互感器；故障；分析处理

与常规电压互感器比较，电子电压互感器具有动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽，无磁饱和及铁磁谐振，抗干扰性能强，结构简单、总量轻等特点和优势。但在实际运行中，电子式电压互感器也发生过一些故障，暴露出自身存在的一些问题。为保证电子式电压互感器能够安全可靠运行，就必须对这些故障进行深入分析，彻底处理存在的问题，杜绝同类情况再次发生。

1、故障现象

某220kV智能变电站内220kV和110kV母线合并单元某相电压角度超前，母线出现负序电压越限的情况，导致母线保护电压开放。经过多次现场收集录波数据，以及排除系统故障导致的母线负序电压开放情况，可初步判断本变电站110kV侧 I母C相PT、220kV侧 II母A相PT存在异常。

2、故障分析

2.1故障原因查找

对更换下来的220kV侧 II母A相PT进行实体检查，过程如下：

（1）通过对PT互感器进行耐压、局放、电容量及介损测试，测试结果合格，且与出厂数据相同，可以确定PT互感器本体绝缘性能正常。

（2）继续进行互感器整体精度试验，结果比差合格，角差超标；将采集器接线取下，直接测试互感器输出的二次模拟量，结果比差合格，角差超标，且误差数值相同；说明角度超差的原因与采集器无关。

（3）后继续往上排查至互感器中电容分压器二次引出线接头，发现紧固螺丝中覆盖少许树脂胶（紧固螺丝实际情况详见图1）。将电容器接地螺丝更换重新接线后，重新进行互感器精度试验，比差和角差均合格。据此，初步分析判断是由于接触不良造成电容分压器低压端和地之间串入一小阻值的电阻，导致互感器输出角度超前。

2.2故障原因验证

（1）理论分析

如图2所示，电压互感器原理为电容分压原理，低压臂C2的输出电压即为采集器输入电压。输出电压Uo=I×ZC2，由于高压臂电容的阻抗极大，若主回路中串入一小阻值的电阻（图2），在一次电压和主回路阻抗不变的情况下，主回路电流可以认为是不变的。电容分压器的输出电压与低压臂阻抗有关。假如在电容分压器接地端与地之间串入一个小电阻R，低压臂阻抗由ZC2=-j变为Z=R-j。从向量的角度分析，其阻抗角发生了正偏，在电流不变的情况下，输出电压Uo=I×Z阻抗角同样发生了正偏，且正偏的角度与低压臂阻抗的阻抗角变化量一样。

（2）软件仿真

软件模拟在图2的基础上，在低压臂电容器接地端与地之间串入一小阻值电阻，如图3所示。

针对低压臂输出电压分别对图2和图3仿真进行相-频分析，结果如下。

a）对于图2，在工频50Hz下：

输出电压的幅值系数为37.1415，如图4所示x1为频率，y1为输出电压幅值系数。

输出电压的相位为2.6?度，几乎为0。如图5所示x1为频率，y1为输出电压相位。

b）对于图3，在工频50Hz下：

输出电压的幅值系数为37.3654，如图6所示x1为频率，y1为输出电压幅值系数。

输出电压的相位为6.3度。如图7所示x1为频率，y1为输出电压相位。

将上述仿真结果列于表1进行对比

（3）试验验证

对更换下来的一只220kV电压互感器进行试验。

正常状态下的精度测试（如图2接线），测试数据列于表2。

把互感器底法兰拆开，在低压臂电容接地端和地之间串入一阻值为6.6Ω的电阻（如图3接线），再进行精度测试，测试数据列于表3。

从精度测试数据可以看出，试验结果与理论分析和软件仿真的结果相符。

2.3故障原因分析结论

经过上述分析、验证，可以确定：母线合并单元故障相电压角度超前，是由互感器内电容分压器二次引出线接头紧固螺丝中覆盖少许树脂胶，导致接触不良，使电容分压器低压端和地之间串入一小阻值的电阻，最终造成互感器输出角度超前。

3、故障处理

首先，就本次更换的PT互感器，对电容分压器二次引出线接线端头、接触面进行打磨处理，去除表面树脂及氧化层，并更换新的接线螺丝，确保可靠接触。其次，对已投入运行的PT互感器，将安排计划停运，利用试验手段测量电容分压回路阻抗值，并人工检查电容分压器二次引出线接线情况，全面排查可能存在的隐患。最后，制造厂在设备制造生产过程中，严把质量控制关，做好设备生产质量和工艺控制，杜绝同类问题再次发生。

4、结束语

电子式互感器虽然在内部元器件上较常规互感器增加了采集器等一些复杂电子设备，但其基本工作原理并未发生变化。在处理电子式互感器故障时，不应仅关注复杂的电子部件是否正常，应由简入繁，先从基本原理入手进行检查，找到了故障症结所在，处理起来自然事半功倍。