电压互感器知识大全

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  电压互感器*概述

  电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。电压互感器和变压器很相像,都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。

  在测量交变电流的大电压时,为能够安全测量在火线和地线之间并联一个变压器(接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电压表,由于输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数,因此输出电压小于输入电压,电压互感器就是降压变压器。

  线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况,线路上的电压大小不一,而且相差悬殊,有的是低压220V和380V,有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压,就需要根据线路电压的大小,制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大困难,而且更主要的是,要直接制作高压仪表,直接在高压线路上测量电压,那是不可能的,而且也是绝对不允许的。

  电压互感器的基本结构和变压器很相似,它也有两个绕组,一个叫一次绕组,一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘,使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电的隔离。电压互感器在运行时,一次绕组N1并联接在线路上,二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时,尽管一次电压很高,但二次却是低压的,可以确保操作人员和仪表的安全。

  电压互感器*原理

  电压互感器按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。电磁感应式多用于 220kV及以下各种电压等级。电容分压式一般用于110kV以上的电力系统,330~765kV超高压电力系统应用较多。电压互感器按用途又分为丈量用和保护用两类。

  对前者的主要技术要求是保证必要的正确度;对后者可能有某些特殊要求,如要求有第三个绕组,铁心中有零序磁通等。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,正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的阻抗很小,一旦副边发生短路,电流将急剧增长而烧毁线圈。为此,电压互感器的原边接有熔断器,副边可靠接地,以免原、副边尽缘损毁时,副边出现对地高电位而造**身和设备事故。丈量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构,其原边电压为被测电压(如电力系统的线电压),可以单相使用,也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的,以适应丈量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈,称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形,开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时,电力系统的三相电压对称,第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时,中性点出现位移,开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作,从而对电力系统起保护作用。线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此,这种三相电压互感器采用旁轭式铁心(10kV及以下时)或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器,第三线圈的正确度要求不高,但要求有一定的过励磁特性(即当原边电压增加时,铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏)。

  电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相同。

  电容分压式电压互感器  在电容分压器的基础上制成。

  电容C1和C2串联,U1为原边电压,为C2上的电压。空载时,电容C2上的电压为

  由于C1和C2均为常数,因此正比于原边电压。但实际上,当负载并联于电容C2两端时,将大大减小,以致误差增大而无法作电压互感器使用。为了克服这个缺点,在电容C2两端并联一带电抗的电磁式电压互感器YH,组成电容分压式电压互感器。

  电抗可补偿电容器内阻抗。YH有两个副绕组,第一副绕组可接补偿电容Ck供丈量仪表使用;第二副绕组可接阻尼电阻Rd,用以防止谐振引起的过电压。

  电容式电压互感器多与电力系统载波通讯的耦合电容器适用,以简化系统,降低造价。此时,它还需满足通讯运行上的要求。

  电压互感器*分类

  1.按用途分

  丈量用电压互感器(或电压互感器的丈量绕组。在正常电压范围内,向丈量、计量装置提供电网电压信息。

  保护用电压互感器(或电压互感器的保护绕组。在电网故障状态下,向继电保护等装置提供电网故障电压信息。

  2.按安装地点分

  可分为户内式和户外式。35kV及以下多制成户内式;35kV以上则制成户外式。

  3.按尽缘介质分

  干式电压互感器。由普通尽缘材料浸渍尽缘漆作为尽缘,多用在及以下低电压等级。

  浇注尽缘电压互感器。由环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型,多用在及以下电压等级。

  油浸式电压互感器。由尽缘纸和尽缘油作为尽缘,是我国最常见的结构型式,常用于及以下电压等级。

  气体尽缘电压互感器。由气体作主尽缘,多用在较高电压等级。

  通常专供丈量用的低电压互感器是干式,高压或超高压密封式气体尽缘(如六氟化硫)互感器也是干式。浇注式适用于35kV及以下的电压互感器,35kV以上的产品均为油浸式。

  4.按相数分

  尽大多数产品是单相的,由于电压互感器容量小,器身体积不大,三相高压套管间的内外尽缘要求难以满足,所以只有3-15kV的产品有时采用三相结构。35kV及以上不能制成三相式。

  5.按电压变换原理分

  电磁式电压互感器。根据电磁感应原理变换电压,原理与基本结构和变压器完全相似,我国多在及以下电压等级采用。

  电容式电压互感器。由电容分压器、补偿电抗器、中间变压器、阻尼器及载波装置防护间隙等组成,用在中性点接地系统里作电压丈量、功率丈量、继电防护及载波通讯用。

  光电式电压互感器。通过光电变换原理以实现电压变换,目前还在研制中。

  6.按使用条件分

  户内型电压互感器。安装在室内配电装置中,一般用在及以下电压等级。

  户外型电压互感器。安装在户外配电装置中,多用在及以上电压等级。

  7.按绕组数目分

  可分为双绕组和三绕组电压互感器,三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外,还有一组辅助二次侧,供接地保护用。

  8.按一次绕组对地运行状态分

  一次绕组接地的电压互感器。单相电压互感器一次绕组的末端或三相电压互感器一次绕组的中性点直接接地。

  一次绕组不接地的电压互感器。单相电压互感器一次绕组两端子对地都是尽缘的;三相电压互感器一次绕组的各部分,包括接线端子对地都是尽缘的,而且尽缘水平与额定尽缘水平一致。

  9.按磁路结构分

  单级式电压互感器。一次绕组和二次绕组(根据需要可设多个二次绕组同绕在一个铁芯上,铁芯为地电位。我国在及以下电压等级均用单级式。

  串级式电压互感器。一次绕组分成几个匝数相同的单元串接在相与地之间,每一单元有各自独立的铁芯,具有多个铁芯,且铁芯带有高电压,二次绕组(根据需要可设多个二次绕组处在最末一个与地连接的单元。我国目前在电压等级常用此种结构型式。

  组合式互感器

  由电压互感器和电流互感器组合并形成一体的互感器称为组合式互感器,也有把与组合电器配套生产的互感器称为组合式互感器。

  电压互感器*与电流互感器区别

  电容式电压互感器 主要区别是正常运行时工作状态很不相同,表现为: 1)电流互感器二次可以短路,但不得开路;电压互感器二次可以开路,但不得短路; 2)相对于二次侧的负荷来说,电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略,可以认为电压互感器是一个电压源;而电流互感器的一次却内阻很大,以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。 3)电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值,故障时磁通密度下降;电流互感器正常工作时磁通密度很低,而短路时由于一次侧短路电流变得很大,使磁通密度大大增加,有时甚至远远超过饱和值。

  电压互感器*作用与用途

  电压互感器的作用是:把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压,供保护、计量、仪表装置使用。同时,使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备,但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路,二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时,二次电流增大,使得 一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说,电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。

  电压互感器是一种电压变换装置。它将高电压变换为低电压,以便用低压量值反映高压量值的变化。因此,通过电压互感器可以直接用普通电气仪表进行电压丈量。

  由于采用了电压互感器,各种丈量仪表和保护装置不直接与高电压相连接从而保证了仪表丈量和继电保护工作的安全,也解决了高压丈量的尽缘、制造工艺等困难。此外,由于电压互感器的二次侧均为10伏使得丈量仪表和继电器电压线圈制造上得以标准化。

  电压互感器的构造和工作原理与普通变压器相同,它也是由铁芯、一次绕组、二次绕组、接线端子及尽缘支持物等组成。电压互感器的一次绕组接于系统的线电压或相电压其尽缘应随实际系统电压的高低而定。一次绕组具有较多的匝数,二次绕组匝数很少供给仪表或继电器的电压线圈。

  电压互感器的二次绕组不答应短路。二次绕组有10伏电压,应接于能承受10伏电压的回路里,其通过的电流,由二次回路阻抗的大小来决定。如二次短路,则阻抗很小,二次回路流过的电流增大,造成二次熔断器熔断影响表计指示及引起保护误动,损坏电压互感器。

  电压互感器的二次回路必须接地以防止一、二次尽缘损坏击穿高电压串到二次侧来对人身和设备造成危险。

  电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。

  精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限,测量电压、功率和电能的一种仪器。

  电压互感器和变压器很相象,都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电

  35-750kV电容式电压互感器

  压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。

  线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一,而且相差悬殊,有的是低压220V和380V,有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压,就需要根据线路电压的大小,制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继 电器。这样不仅会给仪表制作带来很大的困难,而且更主要的是,要直接制作高压仪表,直接在高压线路上测量电压。那是不可能的,而且也是绝对不允许的。

  如果在线路上接入电压互感器变换电压,那么就可以把线路上的低压和高压电压,按相应的比例,统一变换为一种或几种低压电压,只要用一种或几种电压规格的仪表和继电器,例如通用的电压为100V的仪表,就可以通过电压互感器,测量和监视线路上的电压。

  电压互感器*接地方式

  电压互感器的接地方式通常有三种:

  一次侧中性点接地 二次侧线圈接地 互感器铁芯接地

  三种接地的作用不尽相同,如下:

  1)一次侧中性点接地。由三只单相电压互感器组成星形接线时,其一次侧中性点必须接地。如下图所示。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量,而且还起继电保护的作用。

  当系统中发生单相接地时,系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接地,那么一次侧就没有���序电流通路,二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压,继电器KV就不会动作,发不出接地信号。

  对于三相五柱式电压互感器,其一次侧中性点同样要接地。

  由两只单相电压互感器组成的V-V形接线时,其一次侧是不允许接地的,因为这相当于系统的一相直接接地。而应在二次中性点接地。

  2)二次侧接地。电压互感器二次侧要有一个接地点,这主要是出于安全上的考虑。当一次、二次侧绕组间的绝缘被高压击穿时,一次侧的高压会窜到二次侧,有了二次侧的接地,能确保人员和设备的安全。另外,通过接地,可以给绝缘监视装置提供相电压。

  二次侧的接地方式通常有中性点接地和V相接地两种。

  根据继电保护等具体要求加以选用。

  采用V相接地时,中性点不能再直接接地。为了避免一、二次绕组间绝缘击穿后,一次侧高压窜入二次侧,故在二次侧中性点通过一个保护间隙接地。当高压窜入二次侧时,间隙击穿接地,v相绕组被短接,该相熔断器会熔断,起到保护作用。

  二次侧接地点按规程规定,均应选在主控室保护屏经端子排接地,而在配电装置处只设置试验检修时的安全接地点。

  3)铁心接地,在电压互感器外壳上有一个接地桩头,这是铁心和外壳的接地点,起安全保护作用。

  电压互感器*使用和保护

  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,由于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。

  在运行中为了达到对电压互感器的良好保护,可以采取以下措施:

  (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'>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,对高压线圈产生往磁作用,从而也能抑制谐振。

  (3) 在尽缘监察装置回路中,为了使尽缘监察继电器和电压表能正确反映电网的接地故障,还必须留意与电压互感器以及结构等有关的题目。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) 在10 kV以下配电网络中,电源侧的中性点是不直接接地的,电压互感器的中性点接地。因此由于系统操纵,开关合闸不同期及单相接地等原因,经常出现过电压,引起电压互感器高压熔丝熔断、冒烟甚至烧毁。因此必须选用伏安特性比较好的电压互感器或在中性点加装阻尼电阻。

  (5) 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;假如末屏不直接接地,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开释。

  电压互感器*使用注意事项

  1.电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如,测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。

  2.电压互感器的接线应保证其正确性,一次绕组和被测电路并联,二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联,同时要注意极性的正确性。

  3.接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适,接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量,否则,会使互感器的误差增大,难以达到测量的正确性。

  4.电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小,若二次回路短路时,会出现很大的电流,将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下,一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。

  5.为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全,电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后,当一次和二次绕组间的绝缘损坏时,可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。

  电压互感器*故障处理

  电压互感器二次熔丝熔断

  当互感器二次熔丝熔断时,会出现下列现象:有预告音响;“电压回路断线”光字牌会亮;电压表、有功和无功功率表的指示值会降低或到零;故障相的尽缘监视表计的电压会降低或到零;“备用电源消失”光字牌会亮;在变压器、发电机严重过流时,互感器熔丝熔断,低压过流保护可能误动[1]。

  处理方法:首先根据现象判定是什么设备的互感器发生故障,退出可能误动的保护装置。如低电压保护、备用电源自投装置、发电机强行励磁装置、低压过流保护等。然后判定是互感器二次熔丝的哪一相熔断,在互感器二次熔丝上下端,用万用表分别丈量两相之间二次电压是否都为100

  V。假如上端是100 V,下端没有100 V,则是二次熔丝熔断,通过对两相之间上下端交叉丈量判定是哪一相熔丝熔断,进行更换。假如丈量熔丝上端电压没有100

  V,有可能是互感器隔离开关辅助接点接触不良或一次熔丝熔断,通过对互感器隔离开关辅助接点两相之间,上下端交叉丈量判定是互感器隔离开关辅助接点接触不良还是互感器一次熔丝熔断。假如是互感器隔离开关辅助接点接触不良,进行调整处理。假如是互感器一次熔丝熔断,则拉开互感器隔离开关进行更换。

  2.2 电压互感器一次熔断器熔断

  故障现象与二次熔丝熔断一样,但有可能发“接地”光字牌。由于互感器一相一次熔断器熔断时,在开口三角处电压有33V,而开口三角处电压整定值为30

  V,所以会发“接地”光字处理方法,与二次熔丝熔断一样。要留意互感器一次熔断器座在装上高压熔断器后,弹片是否有松动现象。

  2.3 电压互感器击穿熔断器熔断

  凡采用B相接地的互感器二次侧中性点都有一个击穿互感器的击穿熔断器,熔断器的主要作用是:在B相二次熔丝熔断的时候,即使高压窜进低压,仍能使击穿熔丝熔断而使互感器二次有保护接地,保护人身和设备的安全,其击穿熔断器电压约500

  V。故障现象与互感器二次熔丝熔断一样,此时更换B相二次熔丝,一换上好的熔丝就会熔断。不要盲目将熔丝容量加大,要查清原因,是否互感器击穿熔丝已熔断。只有将击穿熔丝更换了,B相二次熔丝才能够换上。互感器

  一、二次熔断器熔断及击穿熔断器熔断,在现象上基本一致,查找时一般是先查二次熔断器及辅助接点,再查一次熔断器,最后查击穿熔断器、互感器内部是否故障,假如发电机在开机时,发电机互感器一次熔断器经常熔断又找不出原因,则有可能是由互感器铁磁谐振引起。

  2.4 电压互感器冒烟损坏

  电压互感器冒烟损坏本体会冒烟,并有较浓的臭味;尽缘监视表计的电压有可能会降低,电压表,有功、无功功率表的指示有可能降低,发电机互感器冒烟,可能有“定子接地”光字牌亮,母线互感器冒烟,可能有“电压回路断线”,“备用电源消失”等光字牌亮。

  处理方法:假如在互感器冒烟前一次熔断器从未熔断,而二次熔断器多次熔断,且冒烟不严重无一次尽缘损伤象征,在冒烟时一次熔断器也未熔断,则应判定为互感器二次绕组间短路引起冒烟,在二次绕组冒烟而没有影响到一次尽缘损坏之前,立即退出有关保护、自动装置,取下二次熔断器,拉开一次隔离开关,停用互感器。

  对充油式互感器,假如在冒烟时,又伴随着较浓臭味,互感器内部有不正常的噪声;绕组与外壳或引线与外壳之间有火花放电;冒烟前一次熔断器熔断2~3次等现象之一时,应判定为一次侧尽缘损伤而冒烟。如是发电机互感器冒烟,则应立即用解列发电机的方法,如是母线互感器则用停母线的方法停用互感器。此时,决不能用拉开隔离开关的方法停用互感器。

  2.5 单相接地故障

  现象:故障相电压降低或为零,其他两相相电压升高或上升到线电压。接地相的判别方法为:

  (1) 假如一相电压指示到零,另两相为线电压,则为零的相即为接地相。

  (2) 假如一相电压指示较低,另两相较高,则较低的相即为接地相。

  (3) 假如一相电压接近线电压,另两相电压相等且这两相电压较低时,判别原则是“电压高,下相糟”,即按A、B、C

  相序,哪一相电压高,则其下相可能接地。适用于系统接地但未断线的故障,记下故障象征就可以避免检验职员盲目查线。

  2.6 铁磁谐振

  所谓铁磁谐振就是由于铁心饱和而引起的一种跃变过程,系统中发生的铁磁谐振分为并联铁磁谐振和串联铁磁谐振[1,2]。激发谐振的情况有:电源对只带互感器的空母线忽然合闸,单相接地;合闸时,开关三相不同期。所以谐振的产生是在进行操纵或系统发生故障时出现。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,从而使接互感器的一相对地产生过电压,这时发出接地信号,很轻易将这种虚幻接地误判别为单相接地。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。此时,中性点电压(零序电压)可能是基波(50

  Hz)、也可能是分频(25 Hz)或高频(100~150 Hz)。经常发生的是基波谐振和分频谐振。根据运行经验,当电源向只带互感器的空母线忽然合闸时易产生基波谐振;当发生单相接地时,两相电压瞬时升高,三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和,易产生分频谐振。

  从技术上考虑,为了消除铁磁谐振,可以采取以下措施:选择励磁特性好的电压互感器'>电压互感器或改用电容式电压互感器'>电压互感器;在同一个10

  kV配电系统中,应尽量减少电压互感器的台数;在三相电压互感器一次侧中性点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接进阻尼电阻;在母线上接进一定大小的电容器,使容抗与感抗的比值小于001,避免谐振;系统中性点装设消弧线圈;采用自动调谐原理的接地补偿装置,通过过补、全补和欠补的运行方式,来较好地解决此类题目。

  3 电压互感器故障案例分析

  案例1:

  2003年7月10日,某供电公司110 kV变电站发生10 kV母线电压互感器一次侧三相熔丝因雷击谐振熔断的故障,10

  kV系统为中性点不接地系统。事后检查,发现中性点所接消谐电阻正常,中性点尽缘正常,励磁特性在正常范围,二次回路尽缘正常,更换高压熔丝后,电压互感器又恢复正常运行。雷击时工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高,可达额定值的3倍以上,起始暂态过程中的电压幅值可能更高,危及电气设备的尽缘结构。工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高,或引起"虚幻接地"现象。分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动,励磁感抗成倍下降,过电压并不高,一般在2倍额定值以下,但感抗下降会使励磁回路严重饱和,励磁电流急剧加大,电流大大超过额定值,导致铁心剧烈振动,使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。

  可见,一次内部尽缘对于高电压'>高电压等级的电压互感器十分重要。建议制造厂改变设计,加强最下节瓷套和油箱电磁单元电气连接部分的尽缘强度,严格设计工艺,保持各连接线对地及器件之间的间隔,必要时由裸导线更换为尽缘导线(或进行尽缘包扎),严格出厂试验和外协器件的质量把关,确实有效地防止类似故障的发生。

  案例2:

  2002年6月,某站35 kV的电容式电压互感器投运后,不到半个月就发生A相烧损事故,更换后,A相、B相又相继烧损。根据当时的运行记录和气侯条件,发现曾有雷电活动,在此期间,伴随有严重的两相电压升高和一相电压降低的情况,两相电压由2021

  kV升到40 kV,另一相降至3 kV。故障后对该设备进行了高压试验,介损和尽缘电阻未发现题目,空载试验发现一次绕组存在匝间短路。继续拆卸,发现Z中的阻尼电阻烧断,与补偿电抗器并联的避雷器已击穿。内部TV的一次绕组内侧所有尽缘材料全部烧焦炭化。绕组本身的漆包线的漆膜被烤掉,但绕组本身未发现变形、熔断及局部过热现象。整个线包在解体过程中排列仍然整洁,属热击穿。说明一次绕组中存在短时大电流。由于油箱体积小,散热不良,导致发热严重,温度急剧升高,将尽缘烧损。

  由以上案例可以看出,我国35 kV系统是中性点不接地系统,在不投进消弧线圈的运行方式下,易发生由于单相接地造成的系统过电压,尤其是弧光接地过电压。这样就会出现两相电压升高、一相电压降低的现象。而TV内部采用速饱和特性铁心,在此电压作用下出现饱和,产生1/3次谐波,导致自身谐振。频繁的接地会使阻尼电阻长期消谐而终极发热烧断。失往阻尼后,再出现过电压,避雷器就会动作,并很快击穿而失效。此时一次电流迅速增大,而且幅值很高,产生大量热量。累积效应使尽缘材料的温度不断增加,终极热击穿。

  为了避免内部发热击穿,可改变C1、C2的分压比,降低内部TV的一次额定电压。同时阻尼电阻的容量不能太小,必须增大阻尼电阻功率。现场也可采取临时措施在二次侧串进阻尼电阻,以增强阻尼效果。同时跟踪油色谱,有利于发现内部异常及时采取措施处理。

  案例3:

  1999年2月某500 kV变电站,500 kV���路A相电容式电压互感器在电网正常运行条件下,发生故障,与之相关的保护误发信号,3个二次电压线圈全部无电压输出。该电容式电压互感器型号为TYD

  500/-0005H,故障发生后,在运行状态下,电气试验职员分别直接对3个二次电压线圈进行输出电压丈量,确认电压输出为零(正常状态分别为577

  V和100 V),现场检查电容式电压互感器外观正常也无异音现象。

  分压电容器和油箱电磁单元正常状态下,承受的额定电压为13 kV,而整台电容式电压互感器承受的电压为500

  kV;如电磁单元部分对地短接,不承受13 kV的电压,二次将失往电压输出,对设备整相承受电压的能力影响较小。而假设电容分压器的其中之一存在缺陷,该节将承受较低的电压,其他节承受的电压升高,会造成整台设备运行异常,有二次电压输出但不是正常值,设备会有异音发出或损坏。假如电磁单元的变压器一次端断线,电压将不能正常传递,二次失往电压输出;若分压电容器的电容量变大,二次电压输出且会降低。由此可见,在电容式电压互感器能够承受系统正常电压的条件下,结合其结构特点,可以确定二次失往电压的原因与电容量的变化无关,第1~3节瓷套和第4节瓷套中的电容本身正常,故障原因可能为:①电磁单元变压器一次引线断线或接地;②分压电容器中存在瞬时短路;③与电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通;④油箱电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。

  随后对设备停电,通过电气试验对故障原因进一步分析,并拆开分压电容检查,发现电磁单元变压器至分压电容器之间的连接线因过长而与箱壳碰接,并有明显的烧伤放电痕迹,分别丈量电磁单元变压器和氧化锌避雷器的尽缘电阻均在10

  GΩ以上。随后将该连接线缩短,并用尽缘材料包扎固定,回装完毕后,再经试验检验其正常,该故障点消除。

  在实际系统运行中,电压互感器是一次与二次电气回路之间连接的重要设备。随着技术的不断更新,新材料的不断涌现,光电式互感器等新型的互感器已经不断涌现,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。