探讨电力系统电压互感器故障及处理措施
摘要:针对电容式电压互感器在电力系统中的广泛应，本文结合实例对输变电系统中电容式电压互感器接地故障进行了分析，并且针对其原因采取相应措施解决。
关键词:电力系统；电容电压互感器；保护措施；故障处理
前言：
随着现代科技技术的不断更新，新材料的不断涌现，其结构和具体器件各不相同，这就首先需要在了解其特点的基础上不断总结使用的经验和故障处理的方法，才能保证系统的安全稳定运行。电压互感器在使用中相位正确非常关键，这就要求接线极性一定要对应，一旦引出端子用错，造成极性用反将会使电压相位变化180°，因而一般其一次、二次侧都会标出极性。电压互感器在运行中一定要保证二次侧不能短路，因为其在运行时是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流。若二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，巨大的发热会将互感器烧坏，甚至导致发生设备爆炸事故。
一．电压互感器的技术特点及保护措施
1．技术特点
（1）电磁单元先经过绝缘处理，然后充微正压SF6气体保护。
（2）防渗漏效果好，气体年泄漏率小于0．05％，产品使用寿命期间几乎不用补气。
（3）电磁单元无渗漏油的隐患，不用化验油样等年检。
（4）由于电磁装置充气，可以节省油处理工艺时间，从而缩短产品的生产周期，同时改善了劳动条件。
2．保护措施
(1)二次侧熔断器是保证电压互感器安全运行的可靠措施，必须选择适当的熔断器，并加装闭锁装置。
(2)为避免开口三角绕组两端在电压不平衡的情况下，长时间存在较高电压。在开口三角绕组两端加装并联电阻，并联电阻在开口三角感应出零序电压时，使零序电流得以流通，对高压线圈产生去磁作用，从而也能抑制谐振。
(3)在绝缘监察装置回路中，为了使绝缘监察继电器和电压表能正确反映电网的接地故障，还必须注意与电压互感器以及结构等有关的问题。即为了反映每相对地电压，电压互感器高压侧的每相绕组必须接在相与地之间，高压绕组必须呈星形接地，而且还要有中性点接地，同时，电压互感器的低压侧两绕组也必须有一点接地。
(4)对于电容式电压互感器，有一个末屏点，也就是一次线圈的非极性端。在运行中末屏可以采取两种方式：一种是末屏直接接地，这样在雷击或者振荡等情况下，一次侧若出现过电压可以有效防止烧毁；如果末屏不直接接地，那么必须在末屏和地之间设击穿间隙，这样在出现过电压时能够通过间隙放电而释放。
二．工程案例
某110kV变电站I段母线电容式电压互感器A相发生故障,监控机报警为110kI段母线PT断线告警,I段母线接地告警,零序电压3Uo为100V,同时发现备自投屏冒出浓烟。值班人员打开屏门发现左侧汇线槽起火燃烧,值班人员用灭火器灭火时发现始终有一根导线闪着红光,遂用钳子将其剪断,之后火才被扑灭,将110kVI段母线电压互感器退出运行。
该电容式电压互感器是TYD-110/-0.02H型,接线原理图如图1。
拆检A相电压互感器时发现:在二次端子接线板及连接线外露部分严重烧损,变电站备投屏由小母线引入接地极的接地线首先起火燃烧,同时引燃汇线槽内其他线路。将端子接线板及连接线清理恢复,检测A相电压互感器,摇测绝缘电阻如下表:
绕组短路,造成一次绕组存在短时大电流,由于油箱体积小,散热不良,导致发热严重,才使得中间变压器绕组绝缘出现过热变色现象;由于外部接线端子烧毁,造成一次侧电磁单元低压接地端A点烧断悬空,并与二次输出回路dn短接,通过dn接地(见端子接线图2)。
110kV电容式电压互感器中间变压器一次电压为13kV,此电压同时加在二次回路的dn上,而dn、2n、1n都接在端子箱内的N600上,再与配电屏侧电源小母线1YMN相连并在屏内接地(如图3示)。
电压互感器二次输出端在互感器本体及现场端子箱均未接地,只在控制室配电屏内接地。由于屏内的接地线较CVT与端子箱的连线较细,造成屏内发热严重而首先起火燃烧。灭火时,操作人员用钳子剪断导线也是相当危险的,剪断后的一端仍带有13kV的高压。
将修复后的电容式电压互感器检测绝缘和用自激法测量电容分压器的电容量及介损试验均正常。投入运行约12h后,监控机再次报警:
110kVI段母线PT断线告警,I段母线接地告警。此时测量二次电压UA=0,UB=58V,UC=59V,开口角电压UL为100V。
当协助检修人员到现场,再次将CVT退出运行,并对相CVT进行测试,摇测绝缘电阻发现补偿电抗器低压端对地为0,其他的均≥200MΩ。用自激法测量电容分压器的电容量及介损时又出现了第一次测试现象,设备输出过载。因电容器分压装置刚刚做过介损试验,故判断电磁单元出现故障。将CVT的瓷套管和底座油箱单元解体检查,发现电容器分压装置高压抽头出线端与变压器铁心距离较近而被高压击穿,油面上还漂浮着一些细小的碳粒。分别测量电磁单元和ZnO避雷器的绝缘电阻均在200MΩ以上。
由于设备无有定位装置,电容器与电磁单元配装角度出现了误差,使得电容器分压装置高压抽头出线端与变压器铁心距离较近,安装时也未引起检修人员的注意;同时用自激法测量电容分压器的电容量及介损时,因电压较低,未能使该点击穿。结果造成CVT投入运行不久再次发生故障。
三．解决措施
(1)二次绕组接额定负荷和剩余电压绕组不接负荷的情况下，施加1．2倍额定电压连续试验，直到温度达到稳定为止。各绕组的温升应不超过60℃。
(2)改变电磁单元低压端的出线方式,将出线由油箱体内引出后直接接到地端,为防止漏油,也可另加一过渡端子,但必须与二次回路保持一定距离。
(3)适当增加屏内接地线的截面积,并且保证接地装置的接地电阻在设计值以内。
(4)密封接线端子,并保证接线端子无尘土、污物,保证无小动物侵入。
(5)将电容分压器与电磁单元解体拆检时,由于内部无角度定位装置,所以应注意原装位置,角度不可变动。现在有些厂家的产品已有定位装置。
四．结束语
总之，电容式电压互感器在电力系统中的应用非常广泛，其结构和具体器件各不相同，故障情况种类繁多，原因错综复杂，还需要在运行实践中不断总结、创新经验，才能保证系统的安全稳定运行。
