摘要：电压互感器（俗称PT），是一种将高电压按一定比例变换成一定标准的低电压（通常为100V、V），并在相位上与高压保持一定的关系 ，能准确、实时的反映高压量值变化的设备。它解决了高压难以直接量测的问题，还使得高压与低压有效的隔离，保证了工作人员及二次设 备的安全。广泛的应用于测量、保护等环节，是电力系统不可或缺的设备，其能否正常、持续工作，直接关系到系统一、二次设备的安全稳 定运行。
关键词：电压互感器；故障分析；防范措施
前言：
作为电网运行的指挥者，要想准确、迅速地判断、处理电压互感器异常，就需对电压互感器的结构、原理、故障特性、处理原则有所了解。 电压互感器按原理主要可分为：电磁式电压互感器、电容式电压互感器。电磁式电压互感器其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和 原、副绕组，特点是容量很小且比较恒定。而电容式电压互感器是在电容分压器的基础上制成，可防止因铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济 和安全上较老式的电磁式电压互感器有很多优越之处。
一、造成高压PT故障的原因分析
在正常运行中，PT的内部故障的机率很小。从故障情况数据统计来看，不接地PT故障主要有下面几个原因。
1 低频饱和电流可引起PT一次熔丝熔断
当系统发生单相弧光接地时，未接地相的电压升高到线电压。故障点会以接地点为通路，在电源导线大地间流过电容电流。由于PT的励磁阻 抗很大，其流过的电流很小。一旦故障消失，电流通路被切断，此时三相对地电容（零序电容）中储存的电荷将对三相PTNK绕组电感放电， 相当于一个直流电源作用在一个带铁心的电感线圈上，构成低频振荡电压分量。在这一瞬变过程中，PT高压绕组中流过一个幅值很高的低频 饱和电流，使铁心严重饱和。低频饱和电流在单相接地消失后1/4～1/232频周期内出现，幅值可远大于分频谐振电流（分频谐振电流约为额 定励磁电流的百倍以上）频率2～5Hz。由于具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周期即可熔断熔丝。实际上，由于接 地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，并非每次单相接地 故障消失时，都会在高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小，还与PT付安特性有很大关系，铁心越容易饱和该饱和电流就越大 ，高压熔丝就越易熔断。
2 一、二次绕组绝缘降低可引起熔丝熔断
PT绝缘击穿，使互感器产生短路匝，造成铁心饱和，阻抗大幅下降，从而使一次电流大幅上升。造成电压互感器匝间或层间绝缘不良的一个 原因是漆包线的质量不好，漆膜有缺陷，或者漆膜耐受制造与运行工况的能力差。例如一些Qz型漆包线用到了油浸绝缘互感器，长期的浸泡 使漆膜脱落。一些绝缘耐热差的漆包线，例如：绝缘等级E级的漆包线用于环氧树脂浇注产品，树脂浇注过程中的温度可能高达150℃，而，E 级绝缘只能承受115℃，部分漆膜在浇注过程中被破坏，造成绝缘隐患，即使通过出厂试验，也容易在运行中损坏。
3 二次绕组短路
PT二次绕组发生短路或轻微短路时，会造成电流过大。如果二次保险选配合适的情况下，易引起二次保险熔断。如果二次保险选配不合适， 将引起二RPT电流迅速增大，热量急聚增加，从而引起爆炸事故。
电压互感表面湿度过大或有灰尘及其它原因引起系统有放电或闪络现象，将产生高电压，互感器铁心饱和，激磁电流急剧增加，进而引起事 故。
4 雷云闪电时，发生线路落雷，导致PT多相高压熔丝熔断
10～35KV架空线路，在空旷的野外，没有架空地线，三相导线暴露在空中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在雷云电荷的作用下三相导线都感应相同数量的束缚电荷当雷云 放电，三相导线上的束缚电荷向线路两侧运动，对变电站、变压器形成侵入波。此侵入波的电压并不高，熔丝熔断是发热的结果。只有电流 的幅值高且侵入波持续时间长时，才会使高压熔丝熔断。而同时具备此两种条件的机会不大。故因雷击引起高KPT熔丝熔断仍是小概率事件。
二、防止谐振的措施及利弊分析
不接地电压互感器故障主要由电源谐振造成，电源谐振产生的故障电压不是10KV等级的电压互感器可以耐受的，因此只能采取消除谐振的措 施。
1 改变电感、电容的参数，使其不易激发引起谐振；可通过降低铁心磁通密度或增大负载容量来改变励磁特性。但这里有一个矛盾，就是对 铁心磁通密度的选择，不仅要考虑使其满足接地过电压的要求，还要使其在额定电压下和接地过电压下的电感值最小。这样就使谐振区域缩 小并前移，需要更大的激发才会产生谐振。在材料选择上二者是矛盾的，设计时需取得平衡。
2 消耗谐振能量、增大系统阻尼，抑制或消除谐振的发生；在母线上接入一定大小的电容器，使容抗（XC）与感抗（XL）的比值小于0.01可 避免谐振。有两个途径：采用加大线路长度、用电缆代替架空线路、在10KV以下系统装设一组单相对地电容器等方法，以减小xc值。DL/T620 1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中也有“减少同一系统中PT中性点接地的数量，除电源侧PT由高压绕组中性点接地外，其它 PT中性点尽量不接地”这是为了增大XL值。但新问题是，随着XCXL的减小，系统在单相接地故障消除后所产生的过电流的直流分量也逐渐增 大。当XC XL<<0.01时，过电流可达上百倍，足以使PT高压侧的0.5A的熔断器熔断甚至烧毁PT。XC x值越小，过电流就越严重。有人提出按实 际过电压倍数来降低PT磁通密度，这是行不通的，一是体积过大（是正常互感器的3～5倍）二是导致XC XL的无限减小，更容易烧毁熔丝。
3 在电力系统设计方面采取不同的接地方式或运行时采取临时倒闸措施，因其需进行系统性的综合考虑，实施起来比较复杂。
4 在同一个IOKV配电系统中，应尽量减少PT的台数。同一电网中，并联运行的PT台数越多，总的伏安特性会变得越差，总体等值感抗也越小 ，如电网中电容电流较大，则容易发生谐振，所以应尽量减少PT的台数。
三、处理措施
针对本文提到的常见故障，一般可在35kv电压互感器一次的中性点加装阻尼电阻，以此来低压下消谐器呈高电阻值，在此基础上，一开始就 使得谐振请鲁昂不容易发生，而且在及进行单相接地的时候，电压互感器上的消谐器会发挥自己的效用，会出现千余伏电压非线性电阻下降 ，这样，就使得其对接地保护工作没有影响，保证了变电站的良好运行。
增大谐振回路的阻尼的同时，为避免此类情况的产生，还要联系系统的运行方式，进行对方位的保障，为实现此目标，运行人员应熟悉和了 解相关方面的知识和技术，一旦遇到断路断开但母线电压仍高的时候，要考虑到可能发生谐振的情况，针对此，应立即断开电压互感器刀闸 ，亦可通过断路器前、后刀闸，来进行故障的消除，仅需短路其中的一组即可，然后详细全面地检查电压互感器，包括测试线圈直硫电阻、 外看电压互感器是否漏油等等，防止互感器带兵运行，再次导致故障的发生。
为避免空母线电压互感器的铁磁谐振现象，经仔细研究分析后，可改变运行和操作的方式，增大母线电容或采用电容式电压互感器等，此外 ，在建造变电站的时候，还要保证电压互感器的质量，进而确保其在使用中不出现故障。
结束语：电压互感器是保障供电设备安全运行的基础。因此，要想提高电压互感器工作效能，降低故障率，就必须要从根本入手，找出产生 电压互感器故障的原因，并有针对性地制定出解决方案，以保证电压互感器的工作机能，提高工作效率。
参考文献：
[1]吴垂明.电容式电压互感器的故障分析与预防[J].广东科技，2011，（16）.
[2]王昊.10kV电压互感器损坏原因分析及防范措施[J].中国科技横，2013，（01）：115.
[3]进网作业电工培训教材编委会.进网作业电工培训教材.2011.
论文作者:曹慧光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：电压互感器论文; 谐振论文; 电流论文; 绕组论文; 故障论文; 铁心论文; 高压论文; 《电力设备》2018年第10期论文;