（超高压输电公司柳州局 广西柳州 545006）
摘要：通过分析不同类型的电压互感器的常见故障，为类似事件的分析提供了思路，指出了电压互感器的运维重点和相应措施。
关键词：电压互感器；常见故障；运维重点
1 引言
电压互感器（Potential transformer 简称PT）又称为仪用变压器，主要有电磁式和电容分压式两种。我局主要管辖设备的电压等级在220kV及以上，采用的是电容式电压互感器，另有少量低压设备采用电磁式电压互感器。电容式电压互感器（Capacytor Voltage Transformer，简称CVT）实质上是一个电容分压器，经电容器分压后通过中间变压器将中间电压变为二次电压。电压互感器的常见故障有：电容器击穿（电容式）、磁密严重饱和爆炸（电磁式）、二次侧短路、漏油等。本文根据笔者多年来的运维经验，对电压互感器的常见故障进行分析，指出了日常运维的重点并提出了相应的措施供大家借鉴。
2电压互感器常见故障分析
2.1 CVT电容器击穿导致电压异常
2014年11月28日，某500kV变电站运行值班员在某500kV线路启动过程中发现该线路CVT出现了异常情况：监控系统显示线路遥测量A相电压300kV，B、C相315kV。三相电压出现不平衡，A相电压比B、C相低15kV。运行人员当即申请停电，相关检修人员进站检查处理。经返厂检查发现，A相CVT的C2电容器存在击穿现象。该电容器出厂电容为17.09nF，返厂电容为18.03nF，有两个元件被击穿，如图1所示。
电容式电压互感器的原理图如图2所示。C11、C12、C13组合构成了高压臂电容器，其中C11、C12分别位于第一、二节套管中，C13和低压臂电容C2位于第三节套管中。由图可知，C1、C2起着分压作用，将高电压转化为较低的电压后再由电磁单元转换为二次侧电压。由电容分压原理可知UA’= 。
因此，电容器被击穿将影响分压，进而使二次侧电压出现异常。当C1电容器元件被击穿时，其电容值变大，导致C2分压升高，则二次侧采样也相应偏高；反之，当C2电容器元件被击穿时，其电容值变大，导致C2分压降低，则二次侧采样相应偏低。
图1 被击穿的电容
图2 CVT原理图
2.2CVT二次侧短路导致电磁单元发热
2016年7月3日，某500kV变电站值班员在一次特巡中对设备进行测温时发现某220kV线路CVT发热严重：该线路CVT A相本体底箱红外测温达61度，其他间隔CVT温度基本在28度左右。同时监控系统报该线路CVT电压采样为19.2kV，但是正常应为134kV。停电后经一次班试验检查，结果满足规程要求，未发现电容器击穿。二次班则发现CVT端子箱内有烧焦痕迹，下方接线管有施工的痕迹，由端子箱至CVT本体接线盒的电缆有击穿烧糊的迹象，如图3所示。
由式?可知，二次侧短路时， 急剧增大，一次侧电流相应增大，使CVT内的电磁单元热量迅速累积，另一方面也将导致CVT严重磁饱和，造成中间变压器过热，从而油箱温度升高。此外，由于短路点是位于空气开关之前，虽然短路电流很大，空气开关也无法跳闸，失去了其保护作用，导致CVT内的热量不断累积，温度不断升高。
2.3电磁式电压互感器磁密过高致爆炸
2015年10月17日，某500kV变电站SVC控制保护柜A、B套PCS-9580保护动作跳闸，#6换流变220kV侧2006断路器35kV侧306断路器跳闸。经检查为20.5kV侧BC相间PT爆炸，造成相间短路，换流变差动保护动作跳闸。炸裂的PT及其碎片如图4所示。
图4 炸裂的PT及其碎片
PT故障前，站内正在进行融冰换流变的空载运行操作，#5、#6换流变已操作至空载运行状况，换流变已带电运行，中压35kV侧开关已合上。约270s后，PT发生爆炸。故障发展期间的电压电流波形如图5所示。
图5 故障发展期间的波形图
由图可知，在PT爆炸前的故障发展期间Ubc出现明显的跌落，谐波含量显著变大，3次谐波含量达到了12.88%，如图5所示。说明内部绝缘出现了降低，此时即已发热，故障正在发展中。而当跳闸时刻，Uab、Uca也大大降低，谐波含量急剧增加，说明出现了同样的问题，为家族性缺陷。只是由于BC相间PT短路爆炸，保护跳闸才使AB、CA相间PT的故障没有进一步发展，但内部已经存在坏损，因此一并换掉。
实际上，常规PT的磁密裕度一般为7500高斯及以上，但是由于融冰状态下20.5kV电压畸变导致电压瞬时值偏高引起PT实际运行的磁密更高，过高的磁密引起铁芯饱和发热，导致绝缘老化损伤。鉴于该融冰装置换流变20.5kV侧PT的特殊性，PT原生产厂家通过增加PT铁芯截面、匝数和容量，使其设计磁密降为6400高斯，从而减少因铁芯饱和引起的发热缺陷，保证设备运行安全。更换后的PT运行良好。
3电压互感器运维重点及应对措施
通过以上对常见故障的分析，可以知道电压互感器的运维重点及应对措施主要有：
（1）电容器被击穿是常见故障，曾多次发生。电容器被击穿虽然从一次本体表象无法观察，但是根据二次电压偏高或偏低能做出判断。因此，运维人员应做好监盘、巡视工作，对二次电压有异常的应及时分析、反馈、处理，结合红外测温进行综合判断，不能无动于衷或者将二次电压异常归因为系统扰动；
（2）二次侧短路属于人为事件，应加强对现场施工的把控，做好风险预控，明确风险点，严格执行安全措施。加强对施工人员的安全教育，杜绝此类事件再次发生；
（3）磁密饱和导致爆炸是由于融冰装置要求特殊，厂家设计有缺陷导致的。应当在选型时加以甄别、筛选，发现问题后对存在相同问题的电磁式电压互感器进行更换，使用合格的、满足现场要求的互感器；
（4）油浸式电压互感器另一常见故障是漏油，运维人员应当加强巡视工作，认真进行红外测温，及时发现故障并处理，避免发展成严重故障。同时应结合停电检修机会，对同批次、同型号的设备进行更换。
4 结语
通过分析不同类型的电压互感器的常见故障，为类似事件的分析提供了思路，指出了电压互感器的运维重点和相应措施。电压互感器是电力系统中的重要设备，其能否稳定运行对相关一、二次系统有很大影响。因此，应当重视电压互感器的运维工作，加强巡视和分析力度，确保设备和系统的安全稳定。
参考文献：
[1] 熊信银 《发电厂电气部分》
[2]洪乐洲 《电容式电压互感器二次电压异常分析处理》
[3] 贺家李 《电力系统继电保护原理》
[4]《TEMP-500IU电压互感器安装使用说明书》
作者简介：
[1] 姜雪飞 （1979-）男, 学士，工程师，从事变电检修管理工作
[2]王荣超 （1991-）男, 学士，助理工程师，从事继电保护工作
论文作者:姜雪飞,王荣超
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
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