电力互感器故障综合测试诊断研究

刘悦平

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

电力互感器故障综合测试诊断研究

刘悦平

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

电力互感器是电力系统中的重要电气设备，各种保护装置和测量仪器必须使用由互感器转换的电信号才可正常工作。随着我国经济的快速发展，用电负荷也在不断增长，受互感器本身质量和用电负荷急剧变化的影响，近年来，由电力互感器故障引起的电力系统事故频发，不仅影响到用户的正常用电，而且严重威胁着电网的安全运行。因此，加强对电力互感器故障综合测试诊断的研究具有重大现实意义。现深入剖析了电力互感器的常见故障特征，并对现有的电力互感器故障综合测试诊断技术进行了详细的分析和总结。

电力互感器；故障；诊断

0 引言

近年来，随着我国经济的持续发展，电力产业规模也不断扩张，根据我国“十二五”规划，到2015年我国电力产业规模将达到53 000亿元，装机容量将达到14.7亿kW，全国用电量将达到6.3万亿kW·h。稳定可靠的电力供应是经济和生产活动稳定发展的重要保障。但据中国电监会发布的《2013年全国电力安全生产情况》报告显示，2013年，我国共发生电力安全事件44起，造成多起大面积停电事故，这其中有将近一半的安全事件是由设备故障引起的。目前，国内外对电网大面积停电事故原因的研究大部分集中在电网运行本身上，而对电力设备故障导致的事故研究不够重视。

电力互感器是电力系统中一个重要的电气设备，包括电压互感器和电流互感器2种。其主要作用是将一次侧电压/电流转换为可供测量或保护装置使用的二次侧电压/电流。电力互感器对生产过程中采用的材料、加工工艺、油质及器身设计都有十分严格的要求，国内很多电力系统还在使用20世纪90年代生产的互感器，受当时的技术条件限制，很多产品本身存在一定的缺陷，再加上年久失修，很容易造成设备故障[1-3]。虽然近年来国内在互感器设计方面有了长足的进步，但国内用电负荷的不断增长以及部分地区用电载荷的急剧变化，导致电力互感器的故障率显著增加。因此，对电力互感器故障进行综合分析和诊断，对于提高电网运行的可靠性具有重大意义。

1 电力互感器的常见故障特征

不同种类的电力互感器由于工作原理的不同，在工作时出现的异常现象和故障也不尽相同。本文分别就电磁式电压互感器、电容式电压互感器和电容式电流互感器常见的故障特点进行分析。

1.1 电磁式电压互感器的常见故障特征

(1) 谐振故障：当开关突然合闸，或母线发生瞬间弧光接地现象时，都可能使一相或两相的对地电压瞬间提高，使电网发生冲击扰动，从而产生串联谐振现象。严重的谐振可引起电磁式电压互感器爆炸及变电站母线停电等事故。

(2) 熔丝熔断：熔丝熔断故障极可能是由谐振引起，但也可能是非谐振引起的。非谐振因素包括单相接地瞬间电压互感器高压熔丝熔断和单相接地消失瞬间电压互感器高压熔丝熔断。

1.2 电容式电压互感器的常见故障特征

(1) 二次电压降低：造成此类故障的因素很多，如互感器铁芯气隙变化、电容分压器电容量变化、电容分压器短路、电磁单元被烧坏等，均会使输出电压迅速降低，导致一、二次电压比相差很大。

(2) 中间变压器故障：中间变压器电磁单元受潮、一次线圈高压引线接地等都可引起中间变压器故障。通常中间变压器损坏都会伴随着声音异常、漏油、局部温度升高等外部特征。

(3) 局部放电故障：由于电容式电压互感器真空处理不完善或受潮等因素可能会导致油浸纸及绝缘支撑杆绝缘强度降低，在高电场作用下就会引起局部放电。放电后又会使油分解气化，造成电容器绝缘性能进一步恶化。此外，在生产过程中，由于原材料质量不好或者拉力不均匀造成电容器元件表面褶皱太多，也容易产生局部放电。

1.3 电容式电流互感器的常见故障特征

(1) 一次回路故障：该类故障发生的主要原因为一次回路内桩头或外桩头接触不良。桩头生成的氧化层未及时清除、桩头接线板的紧固工艺不当均可能造成接触不良。故障特征为回路直流电阻过大。

(2) 互感器受潮：互感器的密封垫圈或金属膨胀器受腐蚀、老化或受损可能会使大气中的水分进入互感器导致其受潮。故障特征为绝缘电阻过大或放电性故障(色谱分析法)。

(3) 电容屏干燥不够充分：一般在互感器出厂时都会对其进行干燥处理，以去除内部的水分。但在干燥过程中，电容屏内层由于其位于互感器内层而不易完全干燥，当互感器运行时由于元件发热使水分蒸发，易导致电容屏主绝缘整体受潮。故障特征为介损超标。

(4) 电容芯子内局部放电：主要原因为绝缘层表面不光滑，或互感器内部存在杂质，导致局部放电缺陷。故障特征为放电性故障、介损超标(色谱分析法)。

2 电力互感器故障综合诊断技术

2.1 试验数据诊断技术

对于电力互感器的故障和异常，试验数据诊断是一种较为常用的诊断方法和手段。在电力互感器试验数据诊断中，应先对产生故障的电力互感器进行不同的相关试验，在测得对应的试验数据后，即可为电力互感器的故障诊断提供足够的依据和基础。在此基础上，根据互感器的相关技术规范确定不同检测指标的相关限值，对测试所得的相关数据进行故障性判定，确定存在异常的测试评价指标，最后对存在异常的指标进行针对性的分析和判断，以确定电力互感器的故障发生位置和原因。

2.2 停电检测与带电检测综合诊断技术

停电检测和带电检测是电力互感器的重要故障诊断手段，二者之间的配合使用不但可以相互补充，减少检测过程中的相关误差，而且还能够作为证据对二者的检测结果和数据进行验证，为电力互感器的故障诊断提供准确和真实的保证。但是二者在单独使用时存在着一定的缺陷。对于停电检测，技术人员测试水平参差不齐、与真实运行状况存在一定程度的差异等原因，使得测试结果存在着较大的局限性；而对于带电测试，则是容易受到外界环境干扰、检测项目缺乏代表性等不良因素的影响。因此，对于电力互感器的故障检测，二者应该相互结合来使用。

2.3 解体诊断技术

解体诊断技术是基于对互感器类设备的原理和技术、互感器结构、互感器设计和互感器试验有明确清晰的了解之后进行的进一步的故障点和故障原因的分析和诊断技术。在对电力互感器的相关结构和类型等信息进行深入了解的基础上，对设备进行解体分析，查找存在的故障点和故障原因，加强电力设备运行安全管理和维护[4]。

2.4 故障综合诊断技术

电力互感器故障综合诊断技术是将试验数据诊断技术、停电检测与带电检测综合诊断技术、解体诊断技术进行有机的结合，综合发挥不同诊断技术在故障诊断过程中的不同优势，实现电力互感器故障诊断的准确性和可靠性。

3 结语

本文深入分析了电力互感器常见的故障特性，剖析了电力互感器故障的特点，并对现有的电力互感器故障综合测试诊断技术进行了详细的分析和总结，着重介绍了试验数据诊断技术、停电检测与带电检测、解体诊断技术的基本原理和特点。在实际操作中，应在充分了解各类电力互感器故障特点的基础上，结合实际情况，科学地选择电力互感器检测技术，才能以最小的成本获取相对准确的检测结果。

[1] 赵修民，赵屹涛.测量用互感器及其测试仪器的发展和创新[J].中国工程科学，2000(3)

[2] 刘力，孙结中.中间变压器对电容式电压互感器介损测量的影响[J].电网技术，2001(9)

[3] 黄勇，周有庆，彭红海，等.电流互感器变比测量方法的研究[J].变压器，2002(11)

[4] 唐崇年.电力互感器故障综合测试诊断技术的研究和应用[D].华北电力大学，2012

2014-10-08

刘悦平(1982—)，男，广东梅州人，工程师，研究方向：互感器的事故预防。