电压互感器常见故障分析及解决措施

作者:查重猫     发表时间:2020-09-12 18:24:09   浏览次数:20


  摘要:电压互感器作为电力系统中的重要元件,为保障电网的平稳运行发挥了非常重要的作用。电力系统运维人员要熟悉和掌握电压互感器的运行原理,及时分析和判断电压互感器的常见故障,提高处理电压互感器故障的水平,促进电力行业的全面发展。

  关键词:电压互感器;常见故障;解决措施

  1工作原理

  当前的电压互感器以电容式居多,电容式电压互感器主要由2部分组成:①电容分压器。可分为主电容和分压电容。②电磁单元。可分为阻尼器、补偿电抗器以及中间变压器。其原理为:利用电容分压器对一次电压进行降压,此时的电压称为中间电压,再通过电磁单元作用,中间电压成为了二次电压。补偿电抗器主要负责电容分压器等效阻抗的补偿工作,减少等值电容对回路压降造成的影响,目的是保证二次电压只受数值极小的回路等效电阻的影响,与一次电压之间获得正确的幅值和相位关系,补偿电抗器两端并联避雷器限制过电压。

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  电压互感器二次电压异常变化,在排除一次电压异常波动的情况下,常常与电压互感器的内部故障有关,电磁式变压器有可能是一、二次绕组匝间短路,电容式变压器则极有可能是串联电容中的部分电容击穿、失效或电磁单元故障,因此,一旦发现二次电压异常变化,应对其变化和发展情况进行密切监视,同时立即对电压互感器进行外观检查,设法将互感器停役检查。

  2电压互感器在运行中的注意事项

  电压互感器在正常运行时,可以看作并联在电压互感器二次侧元器件上的恒压源。由于电压互感器二次侧连接的仪器仪表、继电保护装置等设备具有非常高的阻抗,且二次侧的电压与二次电势十分接近,如果电压互感器的绝缘被一次侧的高电压击穿,那么电压互感器就会承受到一次侧的高电压,从而导致二次侧回路上接入的所有电器元件都被高电压烧毁,严重时甚至会威胁到工作人员的人身安全。因此,在装设电压互感器时,必须保证电压互感器的二次侧有且仅有一点可靠的接地装置。并且,由于电压互感器二次绕组的阻抗非常小,如果二次侧发生短路现象势必会产生极大的短路电流,造成电压互感器烧毁,所以在正常运行时,电压互感器的二次侧严禁短路。

  3电压互感器常见故障及处理方法

  3.1电压互感器的铁磁谐振

  电压互感器的铁磁谐振是指由于电压互感器在通常情况下是空载运行的,并且具有很多的储能元器件,非常容易在铁磁电感的饱和作用下引起谐振过电压,其特点是持续时间比较长,而且过电压的幅值也比较高。由于电压互感器具有非线性铁磁特性,在电网发生异常波动时,电压互感器的感抗超过了容抗,产生非线性效应,就会出现铁磁谐振过电压的现象。

  要消除电压互感器的铁磁谐振现象,通常采用两种方法。第一种方法是在电压互感器一次侧的中性点加装阻尼电阻,当电网发生系统单相接地故障时,消谐器会产生千伏左右的电压,降低非线性电阻。这种方法目前应用比较广泛,其最大的优点是不会影响继电保护装置的正常运行。第二种方法是在电压互感器的开口三角处通过并联的方式装设固定阻尼。这种方法具有安装简易、费用低的优点,对电网系统影响比较小,缺点是调节范围比较窄,在对电能质量要求不高的变电站中使用较多。

  3.2电压互感器的熔断器故障

  电压互感器的熔断器故障主要分为一次侧熔断器熔体熔断和二次侧熔断器熔体熔断两种。电压互感器一次侧熔断器熔体熔断的主要压互感器连接的电网发生电压剧烈波动(如雷击、电网内的短路故障等)时,通过一次侧熔断器熔体熔断来保护电压互感器本体及与电压互感器连接的高压设备。电压互感器二次侧熔断器熔体熔断的主要原因是当电压互感器的二次侧元器件内部或二次侧回路发生短路故障时,通过二次侧熔断器熔体熔断来断开电压互感器的二次侧回路电源。通常情况下,当发生二次侧熔断器熔体熔断故障时,一次侧的熔断器应当完好。

  电压互感器一次侧熔断器熔体熔断的主要现象是熔断相的电压降低(但不会接近于零),但其余相电压不会受到熔断相的影响,基本维持不变。当工作人员发现电压互感器一次侧熔断器熔体熔断时,首先应检查电压互感器的外观是否良好,之后将电压互感器停电,更换新的熔断器。在故障电压互感器停电期间,要保证故障电压互感器所连接的二次侧元件已经切换到正常运行的电压互感器上,不允许处理故障电压互感器时,其二次侧连接的元件失去电压。如果更换新熔断器的电压互感器在送电后再次发生熔断器熔体熔断的现象,则在更换熔断器后,暂时不能再次进行送电,必须对该电压互感器进行相关的试验工作,确认电压互感器完好后,才能恢复电压互感器的正常运行。工作人员在进行更换一次侧熔断器的工作时,必须注意与带电设备保持一定的安全距离,必要时要装设安全设施,避免发生人身触电等安全事故。

  电压互感器二次侧熔断器熔体熔断的现象与一次侧熔断的现象基本一致,其区别在于,熔断相的电压会变得极低,甚至会接近于零。处理二次侧熔断器熔体熔断的方法也与处理一次侧熔断器熔体熔断的方法相似。需要特别注意的是,当发生二次侧熔断器熔体熔断故障时,严禁将发生故障的电压互感器二次侧与正常运行的电压互感器二次侧并列。

  3.3电压互感器发出多种异常信号

  当工作人员发现母线三相电压不平衡、低电压继电器频繁动作、监控装置发出“电压回路断线”信号等异常现象时,首先应考虑是否电压互感器出现了故障。特别是在电压互感器的一次侧熔断器熔体熔断,电压互感器内产生了零序电压,从而启动接地装置发出“接地”信号时,工作人员应根据正常相的相电压未升高成线电压,判断出电压互感器发生故障,而不是接地故障。造成电压互感器发出异常信号的原因有很多,如一次或二次熔断器熔体熔断,二次回路辅助接点接触不良等,应查明电压互感器的哪一侧发生故障,根据故障点进行更换熔断器、更换辅助接点等工作。

  4电压互感器故障实例分析及处理

  某35kV变电站值班员发现站内后台监控装置发“35kVⅠ段电压回路断线”“3U0越限告警”信号。经查,35kVⅠ段母线的A、B、C三相相电压值分别为21.35kV、18.82kV、21.42kV,B相相电压比较低,35kVⅡ段母线的电压值正常。汇报电网调度后,调度员考虑到电网内其余变电站35kV母线电压均为正常状态,并且此变电站35kVⅠ段母线的A、C相电压也正常,排除了35kV电网系统谐振及故障变电站35kV母线谐振的可能,判断此变电站的电压互感器出现故障。因此,调度员安排检修人员到该变电站对电压互感器进行检修。

  检修人员到达变电站后,首先将35kVⅠ段母线的二次回路转至35kVⅡ段电压互感器接带,之后将35kVⅠ段母线的电压互感器停用,取下二次侧熔断器,经测量均为完好状态。当测量一次侧熔断器时发现,A相与C相的电阻值正常,但B相的阻值接近无穷大,由此判断电压互感器一次侧的B相熔断器熔体发生熔断故障。更换熔断器后,35kVⅠ段母线B相电压恢复正常,后台监控装置所发故障信号均能复归。至此,故障处理完毕。

  结束语

  电压互感器属于特殊类型的电力变压器,是降压变压器的一种。它将电网中的高电压降为变电站内二次回路所需要的低电压,是连接变电站内的一次、二次设备的重要元件。本文通过分析电压互感器在电网中发挥的功能,阐述了电压互感器在运行中需要注意的主要事项,并结合电压互感器在运行中经常出现的故障,提出了相应的解决措施。——论文作者:赵宪周

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