劉宇通

電壓互感器常見故障的排除方法與技術(shù)

劉宇通

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(cè)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(yīng)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(yīng)立即停止使用（因為內(nèi)部發(fā)生故障時，常會引起火災(zāi)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(cè)絕緣有損傷（如冒煙等）現(xiàn)象時，應(yīng)使用斷路器將故障的互感器切斷。禁止使用隔離開關(guān)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(shè)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(yīng)引以為戒。電壓互感器的回路上都不裝設(shè)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(shè)備時不致影響發(fā)電廠電量的輸送或?qū)τ脩舻墓╇姟Ｈ魹殡p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(yīng)立即停止該條母線，然后拉開故障電壓互感器的隔離開關(guān)，再恢復(fù)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(guān)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(cè)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(yīng)盲目調(diào)整或進行有關(guān)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(yīng)根據(jù)電流表及其它表計的指示，對設(shè)備進行監(jiān)視并盡可能不變動設(shè)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(yīng)按照繼電保護運行規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定，退出相應(yīng)的保護裝置。在采取上述措施后，應(yīng)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(fù)。若發(fā)現(xiàn)互感器二次側(cè)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(cè)熔斷器的熔體熔斷，則應(yīng)對電壓互感器一次側(cè)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(yīng)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(guān)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(cè)短路，二次回路通過的電流很大，造成二次側(cè)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(yīng)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(yīng)清潔無裂紋、無缺損及放電現(xiàn)象。電壓互感器油位應(yīng)正常、無漏油現(xiàn)象，一、二次回路接線應(yīng)牢固，各接頭無松動現(xiàn)象、二次接地應(yīng)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(cè)來，對人身和設(shè)備造成危害。

檢查電壓互感器一、二次熔斷器、一次隔離開關(guān)及輔助觸點應(yīng)良好。

3 電壓互感器出現(xiàn)下列故障應(yīng)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(luò)燒壞互感器。

電壓互感器內(nèi)部故障，電路導(dǎo)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(yīng)盡快將其停用。

電壓互感器著火，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(cè)絕緣損壞，嚴重的內(nèi)部故障（如著火、冒煙等），若高壓側(cè)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(guān)直接拉開故障電壓互感器，應(yīng)用斷路器切除故障。若用隔離開關(guān)隔離故障，可能在拉故障電流時，引起母線短路，設(shè)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(guān)拉開有故障的電壓互感器。

對于不能用隔離開關(guān)隔離的故障電壓互感器，應(yīng)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(guān)隔離故障。高壓熔斷器未熔斷，高壓側(cè)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(guān)，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(guān)，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(cè)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(yīng)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(guān)，然后恢復(fù)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(luò)，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(yīng)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(yīng)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(guān)規(guī)定，退出有關(guān)保護，防止誤動作。檢查高、低壓熔斷器及自動開關(guān)是否正常，如熔斷器熔斷，應(yīng)查明原因并立即更換，當再次熔斷時則應(yīng)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(gòu)成絕緣監(jiān)視裝置時，通常應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(cè)熔斷器的保護范圍是一次側(cè)線路和互感器本身，并可作為二次側(cè)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(cè)熔絲熔斷一般是由二次側(cè)短路造成的，可能是由于互感器二次側(cè)短路穿越作用于一次側(cè)所造成的，也可能是由于電壓使互感器鐵芯飽和導(dǎo)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(yīng)先排除故障，再考慮更換熔絲。

更換電壓互感器的一次側(cè)熔斷器的熔管前應(yīng)拉開互感器的一次側(cè)隔離開關(guān)，使互感器運行，并取下二次側(cè)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(yīng)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(yīng)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(guān)負責人的許可，應(yīng)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(guān)保護和自動，以防誤動作裝置）。操作中應(yīng)有專人監(jiān)護，人體與帶電體之間應(yīng)保證足夠的安全距離。

電壓互感器巡視檢查中，應(yīng)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(luò)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(yīng)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(yīng)予以停電：瓷套管破裂或閃絡(luò)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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