劉宇通

電壓互感器常見故障的排除方法與技術

劉宇通

（河南工業(yè)職業(yè)技術學院 河南南陽473000）

電壓互感器是將電力系統(tǒng)的高電壓變換成標準低電壓的電器，它與測量儀表配合時，測量電壓、電能與繼電保護裝置則可對電力系統(tǒng)起到繼電保護作用。通過分析電壓互感器常見的故障，包括電壓互感器的基本知識，互感器本身異常故障處理，電壓互感器安全運行要點等，為使用者提供參考。

電壓互感器 故障 運行 安全

電壓互感器與變壓器的工作原理完全相同。實際上，電壓互感器就是一種小容量的降壓變壓器。但是，電壓互感器二次側并聯(lián)的是阻抗很大的電壓表和其他儀器儀表的電壓線圈，運行中的電壓互感器類似工作在開路狀態(tài)的變壓器。正常運行時，應有均勻輕微“嗡嗡”聲，運行異常時常伴有噪聲及其他現(xiàn)象。

線路單相接地時，因未接地的兩相電壓升高及零序電壓產(chǎn)生，使鐵芯飽和而發(fā)出較大的噪聲，主要是沉重的“嗡嗡”聲。

鐵磁諧振發(fā)出較高的“嗡嗡”或“哼哼”聲，這聲音隨電壓和頻率的變化而變化。而且工頻諧振時，三相電壓上升很高，使鐵芯嚴重飽和，發(fā)出很響而沉重的“嗡嗡”聲音。分頻諧振時，三相電壓升高，鐵芯飽和，且分頻諧振時頻率不到50 Hz，只發(fā)出較響的“哼哼”聲。

1 電壓互感器本身故障

電壓互感器本身故障在電力系統(tǒng)中也不斷發(fā)生，特別是在220 kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中，由于制造工藝不良，防患措施不力，曾發(fā)生多起電壓互感器爆炸的重大事故。值班人員在巡回檢查中，如發(fā)現(xiàn)充油和充膠式的互感器有下列故障現(xiàn)象時，應立即停止使用（因為內(nèi)部發(fā)生故障時，常會引起火災或爆炸事故）。

高壓熔斷器熔體連續(xù)熔斷2~3次；互感器本體溫度過高；互感器內(nèi)部有“噼啪”聲或其他噪聲；在互感器內(nèi)部或引線出口處有漏油或流膠的現(xiàn)象；從互感器內(nèi)部發(fā)出臭味或冒煙；繞組與外殼之間有火花放電。

如果發(fā)現(xiàn)電壓互感器高壓側絕緣有損傷（如冒煙等）現(xiàn)象時，應使用斷路器將故障的互感器切斷。禁止使用隔離開關或取下熔斷器等方法停用故障的電壓互感器，因為它們都沒有滅弧裝置，若使用它們斷開故障的電壓互感器，故障電流將引起母線短路、設備損壞或造成人身傷害等。像這類事故曾在電力系統(tǒng)中發(fā)生過，應引以為戒。電壓互感器的回路上都不裝設斷路器，如直接拉開電源斷路器，就要影響對用戶的供電，所以可根據(jù)具體情況進行處理。若時間允許，先進行必要的倒閘操作，使拉開該故障設備時不致影響發(fā)電廠電量的輸送或對用戶的供電。若為雙母線系統(tǒng)，即可將各元件倒換到另一臺發(fā)動機上，解列降壓及解列滅磁后再拉開。若110 kV及以上的電壓互感器已冒煙著火，來不及進行倒換母線等操作，應立即停止該條母線，然后拉開故障電壓互感器的隔離開關，再恢復母線運行。

電壓互感器二次負荷回路的故障。在實際運行中，電壓互感器二次熔斷器或隔離開關輔助觸點常因接觸不良而使回路電源消失，或因負荷回路中有故障而使二次側熔斷。此時，將使控制室或配電盤上的電壓表、功率表、功率因數(shù)表、電度表、周波表等指示發(fā)生異常，同時將使保護裝置的電壓回路失去電壓。

儀表指示消失或不正確時，值班人員不應盲目調整或進行有關操作，那樣將會把異常狀況擴大為事故。因此，在發(fā)現(xiàn)上述表計指示不正常且系統(tǒng)又無沖擊時，值班人員要迅速觀察電流表及其他表計指示是否正常。若正常，則說明是電壓互感器及其二次回路有故障。這時，值班人員應根據(jù)電流表及其它表計的指示，對設備進行監(jiān)視并盡可能不變動設備的運行方式，以免發(fā)生誤操作。若這類故障可能引起保護裝置的誤動作（如低壓閉鎖過電流保護中電壓失去），應按照繼電保護運行規(guī)程中的有關規(guī)定，退出相應的保護裝置。在采取上述措施后，應盡快消除這些故障。若是因熔斷器接觸不良所致，則可及時修復。若發(fā)現(xiàn)互感器二次側熔體熔斷，則可以換上同樣規(guī)格的熔斷器試送電，如再次熔斷則要查明原因，消除故障后才可以換上。若發(fā)現(xiàn)一次側熔斷器的熔體熔斷，則應對電壓互感器一次側進行一番檢查，并且在有限流電阻時，不允許更換試送電，否則可能引起更大的事故。有時只有個別儀表如電壓表等指示不正常，則可判斷為該儀表本身有故障，應通知檢修人員處理。電壓互感器二次回路發(fā)生故障的現(xiàn)象可能是多種多樣的。特別是大中型發(fā)電廠中，由于發(fā)電機或主變壓器的電壓互感器二次回路接線不一致，故障現(xiàn)象也不完全相同。因此，值班人員要熟悉本廠電氣運行規(guī)程中關于互感器事故的處理，以便在發(fā)生上述故障時，正確的排除。

2 檢查電壓互感器

電壓互感器在運行中，一、二次回路是不允許短路的。因為電壓互感器本身阻抗很小，如二次側短路，二次回路通過的電流很大，造成二次側熔斷器熔斷，影響表計的指示并可能引起保護裝置的誤動作。假如熔體容量選擇不當，極容易損壞電壓互感器。值班人員應定期對運行中的電壓互感器進行外部檢查。

電壓互感器瓷瓶應清潔無裂紋、無缺損及放電現(xiàn)象。電壓互感器油位應正常、無漏油現(xiàn)象，一、二次回路接線應牢固，各接頭無松動現(xiàn)象、二次接地應良好。這種接地屬于保護性接地，防止一、二次絕緣損壞而擊穿時，高壓竄到二次側來，對人身和設備造成危害。

檢查電壓互感器一、二次熔斷器、一次隔離開關及輔助觸點應良好。

3 電壓互感器出現(xiàn)下列故障應立即停用

高壓熔斷器拉線熔斷兩次（內(nèi)部的故障可能性很大）。內(nèi)部發(fā)熱，溫度過高。電壓互感器內(nèi)部匝間、層間短路或接地時，高壓熔斷器可能不熔斷，引起過熱甚至可能會冒煙起火。內(nèi)部有放電“噼啪”響聲或其他噪聲，內(nèi)部短路、接地、夾緊螺絲松動引起，主要是內(nèi)部絕緣破壞?；ジ衅鲀?nèi)或引線出口處有嚴重噴油、漏油或流膠現(xiàn)象。此現(xiàn)象可能是內(nèi)部故障，過熱引起。內(nèi)部發(fā)出焦臭味、冒煙、著火。此情況說明內(nèi)部發(fā)熱嚴重，絕緣已經(jīng)燒壞、套管嚴重破裂放電，套管、引線與外殼之間有火花放電。嚴重漏油以至看不到油面。嚴重缺油使內(nèi)部鐵芯暴露于空氣中，當雷擊線路或過電壓出現(xiàn)時，會引起內(nèi)部絕緣閃絡燒壞互感器。

電壓互感器內(nèi)部故障，電路導線受潮、腐蝕及損傷使二次繞組及接地短路，發(fā)生一相接地短路及相間短路等，由于短路點在二次熔斷器前面，故障點在高壓熔斷器熔斷之前不會自動隔離。

電壓互感器二次繞組及接線發(fā)生短路，二次阻抗變小，短路電流很大。此時，高壓熔斷器一般不一定熔斷，內(nèi)部會有異常聲音，二次熔斷器拔下異常聲音也不消失，會很快燒壞。

高壓熔斷器不是保護互感器過載的，而是保護內(nèi)部短路故障的。所以，內(nèi)部發(fā)生匝間、層間短路等，高壓熔斷器不一定熔斷。而高壓熔斷器未熔斷時，一次繞組上流過大于額定電流很多的故障電流，時間稍長，就會過熱、冒煙甚至起火，應盡快將其停用。

電壓互感器著火，應切斷電源后，用干粉、1211滅火器滅火。將故障電壓互感器停電，應首先考慮的問題，是防止繼電保護（如距離保護等）和自動裝置（如自投裝置）誤動作。應退出可能誤動的保護及自動裝置，然后停用有故障的電壓互感器。同時還要注意，若發(fā)現(xiàn)電壓互感器高壓側絕緣損壞，嚴重的內(nèi)部故障（如著火、冒煙等），若高壓側未裝熔斷器，或者高壓熔斷器不帶限流電阻的，不能用隔離開關直接拉開故障電壓互感器，應用斷路器切除故障。若用隔離開關隔離故障，可能在拉故障電流時，引起母線短路，設備損壞或人身事故。如果是故障高壓熔斷器已經(jīng)熔斷，或是高壓熔斷器帶有合格的限流電阻時，則可以根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程，利用隔離開關拉開有故障的電壓互感器。

對于不能用隔離開關隔離的故障電壓互感器，應根據(jù)實際接線盒運行方式，如果時間允許，盡量不中斷供電，采用倒運行方式，用斷路器切除故障電壓互感器。

發(fā)現(xiàn)電壓互感器有上述嚴重故障時，其處理程序一般是：退出可能誤動的保護及自動裝置，斷開故障電壓互感器二次斷路器（或拔掉二次熔斷器）。電壓互感器三相或者故障相的高壓熔斷器已熔斷時，可以拉開隔離開關隔離故障。高壓熔斷器未熔斷，高壓側絕緣未損壞的故障（如漏油至看不到油面、內(nèi)部發(fā)熱等故障），可以拉開隔離開關，隔離故障。高壓熔斷器未熔斷，所裝高壓熔斷器上有合格的限流電阻時，可以根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定，拉開隔離開關，隔離嚴重故障的電壓互感器。高壓熔斷器未熔斷，電壓互感器故障嚴重，高壓側絕緣已損壞，高壓熔斷器無限流電阻的，只能用斷路器切除故障。應盡量利用倒運行方式的方法隔離故障。否則，只能在不帶電情況下拉開隔離開關，然后恢復供電。故障隔離后，可經(jīng)倒閘操作，一次母線并列后，合上電壓互感器二次聯(lián)絡，重新投入所退出的保護及自動裝置。

4 電壓互感器異常運行的處理

運行中電壓互感器發(fā)生異?，F(xiàn)象時，應及時報告并予以消除，并將情況記入運行記錄薄和缺陷記錄本中。

當發(fā)生下列情況之一時，應立即將電壓互感器停用（注意保護的投切）。電壓互感器高壓熔斷器連續(xù)熔斷2~3次；高壓套管嚴重裂紋、破損，互感器有嚴重放電，已威脅安全運行時；互感器內(nèi)部有嚴重異音、異味、冒煙或著火；油浸式互感器嚴重漏油，看不到油位；六氟化硫氣體絕緣互感器嚴重漏氣，壓力表指示為零；電容式電壓互感器分壓電容器出現(xiàn)漏油時；互感器本體或引線端子有嚴重過熱，膨脹器永久性變形或漏油；壓力釋放裝置（防爆片）已沖破，樹脂澆注互感器出現(xiàn)表面嚴重裂紋、放電。

電壓互感器常見異常判斷與處理方法：

三相電壓指示不平衡：一相降低（可為零），另外兩相正常，線電壓不正常，或伴有聲、光信號，可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷。

中性點非有效接地系統(tǒng)，三相電壓指示不平衡，三相電壓指示不平衡，一相降低（可為零），另外兩相升高（可達線電壓），或指針擺動，可能是單相接地故障或基頻諧振。如三相電壓同時升高，并超過線電壓（指針可擺到頭），則可能是分頻或高頻諧振。

高壓熔斷器多次熔斷，可能是內(nèi)部絕緣嚴重損壞，如繞組層間或匝間短路故障。

中性點有效接地系統(tǒng)，母線倒閘操作時，出現(xiàn)相電壓升高并以低頻擺動，一般為串聯(lián)諧振現(xiàn)象。若無任何操作，突然出現(xiàn)相電壓異常升高或降低，則可能是互感器內(nèi)部絕緣損壞，如絕緣支架，繞組層間短路故障。

中性點有效接地系統(tǒng)，電壓互感器投運時出現(xiàn)電壓表指示不穩(wěn)定，可能是高壓繞組N(X)端接地接觸不良。

電壓互感器回路斷線處理。根據(jù)繼電保護和自動裝置有關規(guī)定，退出有關保護，防止誤動作。檢查高、低壓熔斷器及自動開關是否正常，如熔斷器熔斷，應查明原因并立即更換，當再次熔斷時則應慎重處理。檢查電壓回路所有接頭有無松動，斷頭現(xiàn)象，切換回路有無接觸不良現(xiàn)象。

電容式電壓互感器常見的異常判斷。（1）二次電壓波動。二次連接松動，分壓器低壓端子未接地或未接載波線圈。如果阻尼器是速飽和電抗器，則有可能是參數(shù)配合不當。（2）二次電壓低。二次連接不良，電磁單元故障或電容C2單元損壞。（3）二次電壓高。電容單元C1損壞，分壓電容接地端未接地。（4）電磁單元油位過高。下節(jié)電容單元漏油或電磁單元進水。投運時有異音，可能是鐵芯或中壓變壓器螺栓松動。

5 電磁式電壓互感器勵磁特性不同引起的異常處理

當采用三臺單相電壓互感器構成絕緣監(jiān)視裝置時，通常應選用同一廠家、勵磁特性相同的單相電壓互感器。但是，若選用不當，會出現(xiàn)輸出電壓不平衡或者引起虛幻接地。

防止方法：制造廠首先從材料檢驗著手，使配套使用的電壓互感器所采用的電工硅鋼片的性能保持一致；在工藝上，使鐵芯的加工方法保持一致，以確保配套使用的電壓互感器勵磁特性一致，運行單位應選用勵磁特性相同的電壓互感器。一般來說，同一廠家、同一時期生產(chǎn)的電壓互感器，其勵磁特性基本是相同的。

6 虛幻接地現(xiàn)象

中性點不接地或消弧線圈的電網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，由于歷史的原因，絕大多數(shù)的電網(wǎng)實現(xiàn)有選擇性的靈敏的接地保護至今尚未很好地解決，所以絕大多數(shù)的電網(wǎng)是采用交流絕緣監(jiān)視裝置對接地故障進行監(jiān)視。只要電網(wǎng)三相對地電壓不對稱而使中性點發(fā)生位移，且位移電壓達到動作整定值，裝置就會無選擇地顯示及反映。運行經(jīng)驗表明，除單相接地外，造成中性點發(fā)生位移的原因很多，如鐵磁諧振、負荷嚴重不對稱等。這種由于非接地原因，導致絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出“接地”信號的現(xiàn)象，通常稱為虛幻接地現(xiàn)象。

7 電壓互感器安全運行要點

熔斷器是電壓互感器唯一的保護裝置，必須正確選用和維護。一次側熔斷器的保護范圍是一次側線路和互感器本身，并可作為二次側短路故障狀態(tài)的穿越性能保護。二次熔斷器的保護范圍是互感器的二次線路。

電壓互感器二次側熔絲熔斷一般是由二次側短路造成的，可能是由于互感器二次側短路穿越作用于一次側所造成的，也可能是由于電壓使互感器鐵芯飽和導致一次電流急劇增大造成的。

如果低壓熔絲熔斷，可更換符合規(guī)格的熔絲試送電。如再次熔斷，說明二次回路有比較嚴重的故障，應先排除故障，再考慮更換熔絲。

更換電壓互感器的一次側熔斷器的熔管前應拉開互感器的一次側隔離開關，使互感器運行，并取下二次側熔斷器的熔管（防止可能的反送電的危險），確認無電后，方可帶絕緣手套（或用絕緣夾鉗）取下高壓熔管。更換熔管前應仔細查看互感器及一次引線有無故障跡象，如異物短接、瓷套管破裂、瓷套管放電痕跡、漏油、噴油、異味等。必要時應測量絕緣電阻，檢查無異常時方可更換熔管試送電。如更換后的熔管再次熔斷，則不可再次送電，而必須做進一步的檢查和試驗。

更換高壓互感器的高壓熔管必須取得有關負責人的許可，應考慮停用互感器對繼電保護裝置和電能計量的影響（必要時停用有關保護和自動，以防誤動作裝置）。操作中應有專人監(jiān)護，人體與帶電體之間應保證足夠的安全距離。

電壓互感器巡視檢查中，應注意有無放電聲和其他噪聲、有無冒煙、有無異常氣味、電氣絕緣表面是否發(fā)生閃絡放電、引線連接點是否過熱、有無打火、有無嚴重漏油滲油、二次儀表指示是否正常等。

運行中的電壓互感器接頭或外殼發(fā)熱、內(nèi)部有雜聲或放電聲、引線與引線或引線與外殼之間發(fā)生放電、油位過低以致油表中看不到油面線或油位過高以致從注油孔溢出時，應記入記錄本并向上級報告。

運行中的電壓互感器發(fā)生下列故障時應予以停電：瓷套管破裂或閃絡放電，高壓線圈擊穿，有放電聲、冒煙、發(fā)出臭味，連續(xù)點打火，嚴重漏油，外殼溫度超過允許溫度且繼續(xù)上升，高壓熔絲連續(xù)兩次熔斷。

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