江苏常熟发电有限公司 朱小浩 李 军 邱岸兵

电压互感器作为一种特殊的电力变压器，在当前的发电厂中有着重要的作用，可将电网高电压降低为变电站内二次回路需要的低电压，通过对其有效应用及维护可使变电站的运行更加稳定可靠。由于电压互感器可能会产生一些故障问题，如果不能及时进行维修，会对电厂的整体运行产生影响，不利于变压器的正常工作。因此，应结合电压互感器的常见故障问题进行分析，采取有效的措施来解决故障，使其在电力系统中发挥出可靠的功能。

1 电压互感器概述

电压互感器中包括了铁心、一次绕组、二次绕组及绝缘部分，可为变电站中的测量元件、信号元件等设备提供所需的电源。在电压互感器运行过程中，电压互感器一次绕组与高压侧相互连接，二次绕组可通过并联的方式与仪器之间连接起来。即使变电站主电路上的电压比较高，但二次回路上电压比较低，可使人员的安全得到有效的保障。电压互感器根据原理可分成电磁感应式及电容分压式，其中电磁感应式电压互感器比部分在220kV及以下电压等级的变电站中运用，电容分压式电压互感器具有与电磁感应式电压互感器的功能，可将其作为耦合电容器来使用，并且满足电力载波通信的需求。目前，在电压互感器中，结合其结构特点可分成单相式及三相五柱式等[1]。

2 电压互感器常见故障

2.1 谐振过电压故障问题

谐振过电压的时候，会使设备的绝缘性受到影响，谐振过电压持续时间比较长的时候，由于电压互感器中包含了铁芯材料，受到磁化及电流关系的影响产生一定的变化，当电压升高，磁通也会上升。在电压上升到了一定程度的时候，电压会持续上升，磁通也会停止，这个时候铁芯处于饱和情况中。在铁芯饱和后，互感器二次输出电压波形会产生变化，励磁电流会变大，导致绝缘被破坏，使设备无法正常使用。

2.2 串联电容末端故障问题

在电网运行过程中，可能会产生电压互感器电容器末端故障，当没有结合要求来进行接地处理的时候，会使电压互感器中的电容器末端与大地间构成电容，还会使高压电产生，导致对地发电的问题。这种辐射会使电压互感器中的电子元件受到影响，使电压互感器在使用过程中无法发挥出有效的作用。在电压超过了一定范围的时候，可能会引起电容爆炸的后果。

2.3 过热故障问题

在电压互感器工作中，会出现热量过大的情况，当温度超出了电压互感器的可承受范围的时候，会导致电压互感器部件被烧毁，还会造成爆炸问题，对变电站的整体运行造成了不利，也无法保证供电的稳定性及安全性，使变电站面临着一定的损失问题。一般造成220kV变电站电压互感器过热故障问题的原因是电压互感器的电阻过大，由于电阻是产生热量的源头，当电压互感器在运行过程中带动电阻过大，经过电流会带来电阻热的情况，进而使电压互感器温度快速上升，造成了互感器的损坏后果[2]。

2.4 绝缘故障

电压互感器作为一种半绝缘设备，其绝缘性能是影响电压互感器效果的重要因素，当电压互感器制作工艺存在问题的时候，比如电压互感器电容元件制作的环境不够干燥，会使水分子渗入到电压互感器电容元件之中，并且在电容元件缝隙中运动，会使电压互感器的电容器件被高压击穿，并且使电压互感器的绝缘性能降低，其无法实现稳定的运行，因此导致了故障问题。

2.5 老化故障问题

在电子元件中，老化故障问题比较常见，由于工作时间较长，电子元件使用中会出现损伤问题。电压互感器受到了220kV高压影响，会使内部电力元件承受较大的电力压力，这使电压互感器的电力元件的老化速度加快，导致其损伤程度变大。同时，在工作时间增加的情况下，密封绝缘介质的性能也会受到影响，如果老化的元件继续工作，会带来高温反应，使电压互感器在高温条件下产生故障问题。

3 电压互感器故障解决方式

3.1 利用二次电压输出变化判断故障

在220kV变电站中，电压互感器运行中会受到较多的因素的影响而产生故障问题。可采取有效的方式来预防互感器故障问题，经过对互感器故障问题产生情况的分析可知，在二次电压输入产生变化的时候，会对电压互感器故障进行相应的判断及监测。应借助二次电压输电变化监控来实现对故障的判断，可结合输出电压变化值来采集相应的信息，判断电压变化值是否超出了电压规定值，当超出了的时候需要及时进行处理，使电压互感器的运行更加安全可靠[3]。

3.2 设置电压保护装置

为了避免电压互感器的电容单元绝缘击穿问题产生，需要加强其预防。可在电压互感器运行过程中对电压互感器的电压变化进行记录，为电压互感器故障判断及维修提供相应的参考依据，并且保证选择的维修方式具有可靠性。在实际操作过程中，可选择在电压互感器中设置电压保护装置的方法，当保护装置发出了报警信息的时候，可使其得到及时的处理，避免产生安全问题。

3.3 正确进行接地处理

需要对验收及排查工作加大力度，使电压互感器的电容末端能够与大地之间良好地接触，不会对电压互感器的使用产生影响。维修人员需要对不同类型的电压互感器电容部分的接地形式进行了解，能够掌握其特点，可使接地方式的运用具有合理性，并且对设备运行中的情况进行检查，避免其中存在隐患带来影响。

3.4 借助红外测温设备进行监测

铁磁谐振会使一次绕组对二次绕组的绝缘性产生影响，造成避雷器被谐振过电压击穿的情况。应对避雷器击穿情况进行分析，比如氧化锌避雷器被击穿的时候，限压元件击穿会使铁磁谐振产生的概率提高；消谐器在吸入大量谐振能量之后会产生较高的热量，使油温快速上升，并且对电压互感器绝缘效果造成影响。应加强对红外测温设备的使用，使其实现对电压互感器设备运行情况的监控。

3.5 合理选择熔断器

在电压互感器中可使用RN2熔断器，熔断器的熔丝为镍铬材料。通过对熔断器的合理选择可使其限制短路电流。通常常规熔断器熔丝没有限流及灭弧的作用，当产生了故障问题的时候会导致大范围停电的后果。可使用石英砂来填充熔管，可达到良好的灭弧功能[4]。

4 电压互感器应用效果的措施

4.1 加强设备元件设计

电压互感器内部结构比较复杂，包括了较多的设备，当任何一个设备产生了故障会使电压互感器出现故障，同时，电压互感器结构维修难度比较高，对维修人员提出了相应的要求。要想使电压互感器的维护工作顺利进行，降低维修的难度，需要结合电厂的实际需求来对电压互感器进行设计优化，使其内部结构得到改善，可为维修工作的进行带来帮助。电压互感器生产商需通过与电压互感器设计人员及发电厂之间的联系，使设计人员能够明确电厂的设计需求，为电压互感器的设计提供相应的参考依据，帮助设计人员对电压互感器进行有效的改善。同时，设计人员在开展电压互感器设计优化工作的时候，需要加强对新材料的使用，可使电压互感器的使用效果加强，并且使其性能更加稳定可靠。

4.2 落实设备检修工作

为了使电压互感器能够维持良好的状态，检修人员应落实对电压互感器的日常检修工作，使其功能得到有效保障。通过检修对电压互感器的检修，可发现其中的问题，及时采取措施解决。要去人员应充分了解电压互感器的原理，对其内部的元件情况有所掌握，可结合电压互感器的情况来制定相应的维修方案，实现对电压互感器的全面检查。在电压互感器产生了故障问题的时候，对其故障情况详细分析，明确维修措施。电压互感器中的元件虽然独立运行，但是可形成一个整体，当元件产生了问题，会影响设备的运行。在检修工作中，需要结合设备元件的特点来制定合理的检修方案，排查可能影响互感电压器状态的隐患问题，并且及时安排人员来进行维修，对老化的设备元件进行更换处理，可避免设备元件在运行过程中产生问题。

4.3 严格规范设备生产

电压互感器作为变电站中的重要部分，性能影响着变电站工作效率，为了保证变电站的稳定运行，应对电压互感器使用性能提出相应的要求。相关部门可制定完善的法律规定，使电压互感器的生产得到全面的规范，保证其质量及性能[5]。电压互感器自身的结构具有复杂的特点，在检修工作中涉及的内容比较多，这使故障检测的效率受到了一定的影响。当对电压互感器开展检修的时候，对人员资源的安排也影响着实际的效果。电压互感器厂商需要严格按照相应的规定来实现对电压互感器的优化及改进，考虑到制造过程中的细节，可使电压互感器的质量得到有效的保障，降低电压互感器产生故障的可能性，使电压互感器的运行更加可靠。在电压互感器发生了问题后，应根据当地的应用标准来选择适合的电压互感器，对使用的伏安特性比较差、容易饱和的环氧树脂浇注绝缘电压互感器进行更换，使用三相五柱式油绝缘电压互感器可保证其性能稳定性。同时，需要使电力系统中的电压互感器得到全部更换才可达到更好的效果，为电力系统的运行提供保障。

5 电压互感器故障解决案例

5.1 故障判断

某供电企业人员对变电站进行红外测温状态检修工作的时候发现某段无线PTB相电磁单元温度比较高，结合外部温度的情况进行分析，自身温度超出了正常的范围，参考相关规定对其温度比较后，使用综合致热型设备判断的方式来判断电磁单元，发现电压互感器有着严重过热的问题，人员通过对母线PT进行取油并且开展实验测试。在测试中，结合三相油色谱测试得到的结果来分析发现其超出了相应的标准。通过对B相色谱实验利用三比值法、特征气体法来进一步分析可知，使用特征气体法可发现B相的PT总烃比较高，乙炔含量要超出总烃，乙炔站6%的比例，氢气占氢烃25%的比例。可通过该方式判断出B相电压互感器的内部有着比较严重的过热情况。通过对三比值法的运用以及编码规则可判断出电压互感器内部存在着严重的过热问题。经过对三比值法、特征气体法来进行检验可发现B相电压互感器内部存在严重过热现象。通过对该情况的详细分析，其可能由引线夹件螺丝松动、绕组闸间短路等因素引起。利用三比值法来分析可判断电压互感器油中水分存在着超标的情况，同时内部有着受潮的问题。

5.2 原因分析

内部受潮是由于取油口以及出油口在取油后没有得到有效的密封，这使机器在运行过程中外部的潮气、雨水可通过缝隙进入到电压互感器之中。设备过热情况受到了多种因素的影响，例如铁芯饱和绕组匝间短路等。需要通过对现场的实际情况的详细分析来进一步判断，经过对电压互感器的解体情况的判断可知，过热情况会使中间变压器绕组绝缘线路老化问题加剧，影响了其性能，结合相关的维修资料进行分析，电压互感器在以往经历过维修，将取油口打开进行取油的时候没有及时地对取油口进行修复，会使电磁单元被潮气、雨水影响，在水长时间混合的情况下，产生油污附着在外部金属元件上，会使外部引线绝缘性受到影响，难以保证元件的正常运行，对设备整体造成了影响。因此，需要结合该故障问题采取有效的方式进行维修[6]。

5.3 维修方案

对于过热的问题，在设备投入使用前，应在其注油口及取油口部分涂抹上硅酮胶，并且将设备密封好，避免空气中的水分及雨水进入到注油口中，保证设备内部电子元件的性能。在运行过程中，应停电对注油口进行检查，保证设备状态正常，并且完成密封处理，使其符合要求后才可使用。