潘楠

摘 要：文章基于220 kV變電站電壓互感器展開(kāi)分析，首先對(duì)電壓互感器的應(yīng)用情況作一概述，然后對(duì)220 kV變電站中所用電壓互感器的常見(jiàn)故障以及故障原因進(jìn)行探討，最后提出幾點(diǎn)科學(xué)、有效、合理的故障處理對(duì)策。

關(guān)鍵詞：220 kV；變電站；電壓互感器；常見(jiàn)故障；原因

中圖分類(lèi)號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）11-0088-02

我國(guó)當(dāng)前投運(yùn)在產(chǎn)的220 kV變電站（主要為雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式的變電站）中，線(xiàn)路保護(hù)用電壓量都源自于母線(xiàn)電壓互感器，具有二次并列切換回路。

通過(guò)運(yùn)行現(xiàn)狀分析可見(jiàn)，這種雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式的變電站可以起到節(jié)約投資的作用，但同時(shí)其也容易出現(xiàn)二次電壓異常等故障現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行造成影響。

為保證電壓互感器在220 kV變電站的應(yīng)用效果，在實(shí)際的運(yùn)行維修中，必須采取有效的措施對(duì)防范電壓互感器的各種故障。

1 電壓互感器的概述

1.1 電壓互感器概念

電壓互感器（PT）與變壓器原理一樣，都是用來(lái)變換線(xiàn)路上壓電的裝置，但電壓互感器的容量相較要小很多。電壓互感器主要是將電網(wǎng)電力系統(tǒng)高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)低壓，供測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置供電所用。電壓互感器與繼電保護(hù)裝置常常配合使用，可以起到保護(hù)電力系統(tǒng)的作用。

1.2 電壓互感器原理

電壓互感器屬于一個(gè)帶鐵心的變壓器，該裝置的主要組成部分包括鐵心、絕緣、一次與二次線(xiàn)圈。

其使用原理為：在一次繞組上施加電壓U1，使鐵心產(chǎn)生磁通，基于電磁感應(yīng)定律，其便可以在二次繞組中產(chǎn)生二次電壓U2，從而使一次（或二次）繞組的匝數(shù)改變，最終產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比。

2 220 kV變電站電壓互感器常見(jiàn)故障及原因

隨著智能化電網(wǎng)的發(fā)展，電壓互感器已成為10 kV、35 kV、110 kV、220 kV等變電站中不可缺少的裝置之一。

電壓互感器又可根據(jù)原理不同分為電容電壓互感器與電磁電壓互感器兩種，電容電壓互感器與電磁電壓互感器相比，前者所具有的耐壓水平高、絕緣性能佳、生產(chǎn)成本低、不易產(chǎn)生諧振等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛。

但通過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用也發(fā)現(xiàn)，電容式電壓互感器發(fā)生故障比較頻繁，尤其是近年來(lái)隨著傳統(tǒng)電網(wǎng)朝著智能電網(wǎng)的方向改變，以及用電負(fù)荷的逐年增加，更加凸顯出變電站電容式電壓互感器的故障問(wèn)題。

以220 kV高壓變電站為例，其中電壓互感器的最常見(jiàn)故障有下面幾類(lèi)。

2.1 絕緣故障及原因

2.1.1 絕緣故障

通過(guò)分析現(xiàn)狀分析，我國(guó)很多電網(wǎng)220 kV變電站所配電壓互感器均屬于半絕緣結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇朔N電壓互感器具有體積小、成本低、質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)，很受電網(wǎng)公司青睞。

但在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，此類(lèi)電壓互感器容易出現(xiàn)絕緣故障，最終引起供電事故，給電網(wǎng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、可靠造成極大危害。

2.1.2 絕緣故障原因分析

導(dǎo)致電壓互感器絕緣故障的原因大多為電容單元潮濕、干燥不徹底等，受潮后水分子在絕緣紙內(nèi)層上越積越多且不斷運(yùn)動(dòng)，最終會(huì)造成絕緣擊穿。

2.2 過(guò)熱故障及原因

2.2.1 過(guò)熱故障

過(guò)熱故障也是220 kV變電站電壓互感器在運(yùn)行最為常見(jiàn)的故障之一，當(dāng)電壓互感器本體（電磁單元）超出環(huán)境溫度太多且未及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)，很有可能導(dǎo)致該裝置被燒毀、爆炸，給變電站的正常運(yùn)行帶來(lái)影響。

2.2.2 過(guò)熱故障原因分析

導(dǎo)致電壓互感器過(guò)熱故障的原因諸多，最常見(jiàn)的原因?yàn)榫植窟^(guò)熱和熱老化。

例如，多種因素導(dǎo)致流過(guò)電阻的電流過(guò)大，發(fā)熱功能越大，長(zhǎng)此以往便會(huì)導(dǎo)致油箱底部的油溫上升，使絕緣油在高溫下裂解，產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致過(guò)熱，最終引起一系列的過(guò)熱故障。

2.3 組件故障及原因

2.3.1 組件故障

組件主要是指組件質(zhì)量不佳造成的故障問(wèn)題，例如，電壓互感器在組裝時(shí)因工藝不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)零部件、連接組件脫焊、虛焊等問(wèn)題，或者在運(yùn)輸、儲(chǔ)存途中因震蕩導(dǎo)致組件破損、松動(dòng)、脫落。

2.3.2 組件故障原因分析

當(dāng)電壓互感器組件出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)造成局部放電、融蠟、絕緣物質(zhì)劣化等問(wèn)題，影響220 kV變電站的正常運(yùn)行。

2.4 漏油故障及原因

2.4.1 漏油故障

220 kV變電站電壓互感器發(fā)生漏油問(wèn)題后，會(huì)通過(guò)與空氣間的相互作用將潮氣吸入到油箱內(nèi)部，導(dǎo)致裝置受潮，影響正常使用。若漏油比較嚴(yán)重，會(huì)使油箱的油位下降，使得電容芯子出現(xiàn)浸油不佳問(wèn)題，從而因端面、電容板間的氣體縫隙發(fā)生放電現(xiàn)象、局部?jī)?nèi)原件擊穿等事故。

2.4.2 漏油故障原因分析

漏油故障的發(fā)生，主要是由于電壓互感器的底部由于密封不良而導(dǎo)致的。

2.5 老化故障及原因

電壓互感器的老化故障，顧名思義，即是指裝置在使用一段時(shí)間后，由于其長(zhǎng)期與壓力對(duì)抗，導(dǎo)致各部件老化，密封的絕緣介質(zhì)性能下降，出現(xiàn)損耗及發(fā)熱上升問(wèn)題，成為電壓互感器各種故障發(fā)生的導(dǎo)火索。

3 關(guān)于220 kV變電站電壓互感器故障的預(yù)防對(duì)策

3.1 加強(qiáng)電壓互感器的檢查與監(jiān)測(cè)

通過(guò)對(duì)220 kV變電站電壓互感器的整體使用情況分析，該裝置發(fā)生故障的頻率比較高，且故障的表現(xiàn)形式、故障原因也是多種多樣。但萬(wàn)變不離其宗，總體而言，電壓互感器故障的發(fā)生主要與材料、工藝、運(yùn)行維護(hù)三方面有關(guān)?；谶@一特點(diǎn)，在220 kV變電站的運(yùn)行中，加強(qiáng)對(duì)電壓互感器的監(jiān)測(cè)工作也十分重要。

3.1.1 制定詳細(xì)、規(guī)范的監(jiān)測(cè)方案

依照相關(guān)規(guī)定，做好電壓互感器的運(yùn)行維護(hù)與定期檢測(cè)工作，同時(shí)建立電壓互感器定期大修制度，嚴(yán)格按照制度要求定期對(duì)變電站電壓互感器進(jìn)行全面的檢測(cè)與維護(hù)，通過(guò)測(cè)試電壓互感器的特性與各部件絕緣情況，了解裝置運(yùn)行現(xiàn)狀，并針對(duì)問(wèn)題早期進(jìn)行處理。

3.1.2 做好細(xì)節(jié)檢查工作

在220 kV變電站電壓互感器運(yùn)行中，任何細(xì)小的變化都有可能導(dǎo)致故障的發(fā)生，檢查維護(hù)人員必須提高警惕，做好細(xì)節(jié)檢查工作，對(duì)于裝置任何細(xì)小的變化都應(yīng)該進(jìn)行分析，以排除故障。

3.1.3 先進(jìn)檢查監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷、肉眼觀(guān)察的檢查監(jiān)測(cè)方法已難以滿(mǎn)足當(dāng)下需求，因此，各種先進(jìn)檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用已是必不可少。

例如對(duì)紅外成像儀的應(yīng)用，通過(guò)電壓互感器紅外成像，便可快速觀(guān)測(cè)到電磁單元內(nèi)部是否存在異常發(fā)熱情況。

再如，例如鐵磁諧振技術(shù)對(duì)電壓互感器進(jìn)行試驗(yàn)，可以準(zhǔn)確獲知阻尼電阻的性能及中間變壓器的鐵心是否容易飽和等信息。

3.2 合理利用二次電壓輸出變化判斷故障

大量的故障資料分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)220 kV變電站電壓互感器發(fā)生故障時(shí)，通常二次電壓輸出也隨之會(huì)發(fā)生變化。

基于這一特點(diǎn)，我們還可利用二次電壓輸出變化這一特點(diǎn)，來(lái)判斷和監(jiān)測(cè)電壓互感器故障。

本次研究，將7起220 kV變電站電壓互感器故障引起的二次電壓輸出變化資料進(jìn)行綜合分析，結(jié)合變電站的二次電壓普測(cè)結(jié)果，計(jì)算出二次電壓輸出的定值，若二次輸出電壓變化值超出此范圍，則需注意是否發(fā)生電壓互感器故障見(jiàn)表1。

3.3 針對(duì)性處理對(duì)策的應(yīng)用

220 kV變電站電壓互感器故障類(lèi)型不同，所選處理對(duì)策也需具有針對(duì)性、合理性。

3.3.1 受潮故障處理

針對(duì)電磁單元受潮所引起的故障，應(yīng)該先檢測(cè)電磁單元的絕緣電阻，最好能加測(cè)介質(zhì)損耗因數(shù)，以了解具體原因，然后拆開(kāi)電磁單元與分壓部分，將其均放入烘箱中（烘箱溫度設(shè)置為100 ℃）連續(xù)烘烤72 h，進(jìn)行電氣試驗(yàn)，待合格后再更油油箱內(nèi)油，組裝后再次進(jìn)行油氣試驗(yàn)，合格后方能繼續(xù)使用。

3.3.2 滲漏油故障處理

出現(xiàn)滲漏油故障時(shí)，先進(jìn)行電磁損耗因數(shù)與電容量測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)超標(biāo)需立即退出運(yùn)行并更換電容單元。

3.3.3 過(guò)熱故障處理

主要采用紅外測(cè)溫法檢測(cè)各電容單元的溫度，正常情況時(shí)三相均一致，若三相中同一位置紅外測(cè)溫存在溫度差，需立刻停電進(jìn)行檢查、試驗(yàn)并處理。

3.3.4 其他故障

其他還有老化故障等等，可通過(guò)更換電壓互感器、更換組件的方式來(lái)處理。

4 220 kV變電站電壓互感器故障及處理的實(shí)例

為進(jìn)一步分析220 kV變電站電壓互感器的故障及處理對(duì)策，文章以某故障為實(shí)例，就此展開(kāi)如下論述。

4.1 基本資料

2014年11月，某220 kV變電站經(jīng)例行檢查發(fā)現(xiàn)，其中的A相電容式電壓互感器二次繞組沒(méi)有電壓輸出。此裝置已投入使用三年，在2012年、2013年進(jìn)行檢查與各項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)均未發(fā)現(xiàn)有故障問(wèn)題發(fā)生。

4.2 試驗(yàn)測(cè)試

本次發(fā)現(xiàn)異常后，立即對(duì)裝置進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，包括電容單元介質(zhì)損耗及容量測(cè)試、二次繞組對(duì)地絕緣電阻測(cè)試、各分壓電容對(duì)地絕緣電阻測(cè)試、電磁單元油色譜與水分分析、二次繞組直流電阻測(cè)試等等，觀(guān)察各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)異常狀況。

4.3 解體檢查

然后再對(duì)該裝置進(jìn)行解體檢查，解體發(fā)現(xiàn)，此電壓互感器油箱內(nèi)絕緣油十分渾濁，且散發(fā)出一種焦味，油箱底部有大量的水積聚，相關(guān)部件出現(xiàn)明顯銹蝕，存在放電、過(guò)熱、銹蝕問(wèn)題。

4.4 原因分析

分析故障原因，主要為電壓互感器電磁單元密封不嚴(yán)，致使長(zhǎng)期受潮進(jìn)水，加之絕緣本身劣化，導(dǎo)致絕緣被擊穿，出現(xiàn)故障。

4.5 處理對(duì)策

①加強(qiáng)裝置本身質(zhì)量把關(guān)，選擇信譽(yù)高的廠(chǎng)家，使用前需做好各項(xiàng)試驗(yàn)檢查。

②立即進(jìn)行裝置更換，以保證變電站運(yùn)行的正常性。

③對(duì)電壓互感器故障問(wèn)題作進(jìn)一步研究，深入分析故障原因，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以促進(jìn)電壓互感器的合理使用。

5 結(jié) 語(yǔ)

220 kV變電站電壓互感器故障千變?nèi)f化，作為維修檢查人員，必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)，具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技術(shù)能力，并能夠靈活應(yīng)用，準(zhǔn)確了解故障原因，才能為有效處理故障打好基礎(chǔ)。

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