对35千伏及以下电压互感器故障的探讨

对35千伏及以下电压互感器故障的探讨

华春波

（大庆油田电力集团供电公司杏南工区头台一次变电所黑龙江大庆163000）

摘要：电压互感器是电能计量装置的一个重要组成部分，它的作用是把高电压按比例转化成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量仪表装置使用。电压互感器是电能计量装置的一个重要组成部分，其误差直接影响电能计量装置的准确性，确保其安全、正确运行是一项效益显著的工作。

关键词：35千伏；电压互感器；故障分析

1电磁式电压互感器工作原理

一次、二次线圈通过铁芯电磁感应，将高电压变换成标准低电压（100；100/3；V），供计量及保护用。电压互感器入端阻抗为电抗（感抗性质）。电网的所有元件中，入端阻抗为容抗（XC）性质的有：输电线对地电容；耦合电容器；断路器断口的并联电容及电容式电压互感器（以下简称CVT）。入端阻抗为感抗（XL）性质的有：电压互感器、变压器及电抗器。当电网正常操作（断路器投切）出现的操作过电压或大气过电压时，电网会因铁磁谐振（电网中容抗与感抗相等）而烧毁电网的某些元件（例：电压互感器）。由于变压器和电抗器在工作电压及过电压时其产品处于铁芯饱和状态，产品的入端阻抗值基本不变，而PT在电网电压改变时自身的感抗值可能会与电网的容抗值相等发生铁磁谐振烧毁电压互感器。所以，在电网中所有的元件中，仅要求电压互感器应避免铁磁谐振的发生。

235kV及以下的配电网系统易产生过电压

过电压按其产生的原因可以分为工频过电压、雷电过电压、操作过电压和谐振过电压。根据这几种过电压的特点，一般结合电压互感器烧毁时的具体环境分析，35kV及以下的配电网系统中大部分是因铁磁谐振过电压引起的事故。所谓铁磁谐振，就是由于铁芯饱和而引起的一种跃变过程，是指非线性电感与电容串联而激发起的谐振现象。激发谐振的因素有：（1）电磁式电压互感器突然投入运行；（2）线路非同期合闸操作；（3）线路断线；（4）单相接地故障；（5）电力系统发生电压波动；（6）系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了铁磁谐振的条件；（7）电压互感器高压保险熔断等。因此，谐振的产生是在进行操作和系统发生故障时出现。在中性点不接地系统中，互感器的非线性电感往往与该系统的对地电容构成铁磁谐振，使系统中性点位移产生零序电压，从而使互感器的一相对地产生过电压，这时发出接地信号，很容易将这种虚幻接地误判为单相接地。在合空母线或切除部分线路或单相接地故障消失时，也有可能激发铁磁谐振。过电压会导致绝缘介质高温，有可能会烧毁电压互感器或引起互感器炸裂。因此必须采取措施消除铁磁谐振对电气设备的影响。综上所述，半绝缘电压互感器在中性点不接地的35kV及以下系统中运行，容易发生铁磁谐振过电压，使熔断器熔丝熔断，或烧毁电压互感器，甚至引起系统事故，危及继电保护和自动装置的正确动作等。

3电压互感器故障解决措施

3.1装设接地装置

电气工作人员在变电系统中合理装设接地线，可有效提高系统运行安全性，降低变电系统运行触电事故的发生概率。系统中残余的电荷可通过接地装置导入地下，从而从根本上解决人员触电问题，提高线路安全性。在装设接地装置过程中，操作人员应重点注意一下几点内容：一，至少需要两个或以上的施工人员共同进行接地装置的安设工作，如仅有两名施工人员，其中一名主要负责装置的安设，另一名负责控制隔离开关；二，接地装置安设人员在施工过程中，应严格遵照相关按照规范，穿戴相应的保护装备，如绝缘手套等，以保障施工安全；三，在安设接地装置时，应优先安装于故障来电一侧，以保障接地装置可以有效动作，从而保障相关电气工作人员安全。

3.2采用敞开式断路器配置存在的问题及解决办法

在敞开式断路器情况下，每一条线路配置三组电流互感器，但是断路器与电流互感器之间的故障无法瞬间排除的隐患仍然存在，这一问题可以进一步细分为母线侧断路器与电流互感器之间，以及中间断路器和电流互感器之间两种情况。第一种情况下，故障点位于线路保护区范围外，而在两侧母线差动保护发挥作用的保护区内，母线差动保护启动，但是并不会彻底消除故障，只会延长故障消除的时间，对电流互感器及整个系统的运行极为不利，会扩大跳闸事故发生的范围。第二种情况下，故障点是否位于线路保护区范围外是相对的，当保护动作瞬时跳开后故障并未彻底排除，只有当失灵保护开始发挥作用并断开对侧断路器，才能真正消除故障。当这种故障发生在220kV～500kV系统时，后果十分严重，但是这只是理论上的分析，而实际中通过采用相应的设计，出现这种情况的可能性几乎为零。

3.3做好测试方法

（1）实验设备准备

电源操作箱一套5kVA以上操作箱应配备过载自动掉闸装置；升压器一台根据被试电压互感器以及现场实际情况准备多台设备；标准电压互感器一台0.05S级标准电压互感器准确等级应比被试电压互感器高两个等级以上，并要求在检定有效期内；互感器现场校验仪一台准确等级：2级要求在检定有效期内；电压负荷箱2台准确等级：±3％根据被试电压互感器额定二次负荷值，准备多台该设备，并要求在检定有效期内；专用测试导线一套一次导线及二次导线；专用接地线一组；万用表一只要求在检定有效期内，带钳口（可测电流）。

（2）接线方法

将被试电压互感器计量二次绕组的首端与互感器校验仪的Ux端子连接，非尾端与互感器校验仪的x端子连接，电压负荷箱Y1接在互感器校验仪的Ux和x两端子之间；如果被试电压互感器有测量或保护绕组，将电压负载箱Y2接测量绕组两端，其它绕组开路，不得短路；将标准电压互感器的a、x端子连接至互感器校验仪的a、x端子，并将接地端子接地。

（3）测试步骤

接线完成后，检定负责人应检查高压线的安全距离是否符合要求，接线是否正确。加压过程中设专人监护，稳定的将一次电压升至额定值的5%～10%之间，观察误差值。如未发现异常情况，误差值正常、设备运行正常则可升到最大电压百分点，然后降为0。如有异常，应排除后再试测。按照规程进行误差测试。

结束语

随着电力科技的发展，电力系统的复杂程度也在不断增加，保障各级变电站正常运行是重要的工作内容之一。本文所做的故障分析和提出的防范措施，可减少35kV及以下电压互感器故障发生，并能在发生故障后及时进行相应处理，为系统安全运行创造有利条件。

参考文献：

[1]赵武志，林虎.一个半断路器接线的继电保护用电流互感器配置分析[J].贵州电力技术，2008（6）：12-14.

[2]姜楠.刍议变电运行故障处理中维护技术的应用[J].企业技术开发（下半月），2015（13）.