输变电中电压互感器故障分析

摘要：在使用电压互感器的过程中，必须确保相位的正确性，保证接线极性的正确对应，方可以确保其正常运行。否则，一旦二次侧发生短路，就会导致负载阻抗为零，并且大量短路电流，会导致互感器发热甚至烧毁。情况严重时，可能还会引发设备爆炸。为了能够有效避免此类问题的发生，本文从分析电压互感器工作原理入手，研究了输变电中电压互感器常见故障类型，并针对故障分析方法及其注意事项进行了相关探究，希望所提出的观点与建议能够为输变电中电压互感器故障次数的减少做出积极贡献。

关键词：输变电；电压互感器；故障分析

电压互感器是输变电中的重要组成部分，也是电力系统输送电能的关键设备之一。保证电压互感器长期稳定工作，并改善其运行质量，是现代电网发展过程中的一个重要环节。对此，有必要针对输变电中电压互感器常见故障问题及其原因进行探究，以便针对性地提出故障防范措施与排除方法。同时，还需要借助各项智能技术，从根本上监测电压互感器运行质量，为供电质量提供有力保障。只有这样，我们才能保障电网的稳定运行。

一、电压互感器工作原理分析

电压互感器第一次线圈匝数较大，需接在可测高压电上。第二次线圈匝数较小，需接在有电流的测量设备上以及继电器压力线圈上，在操作电压互感器时，近乎处于空载状况。另外，电压互感器处于正常运行状态下电阻极小。但是，一旦其副边发生短路故障，电压就会迅速扩大，致使线圈遭到破坏。为了故障影响程度得到有效控制，在电压互感器原边接有熔断器，并且保证副边的可靠连接，避免原、副边出现绝缘故障时，对人身安全和电气设备造成危害。电压互感器的工作原理是改变电路上的电流，这一点与变压器较为相似，但二者的目的存在差异。变压器转换电流的目的是传递能量，所以电压器的体积与运行负荷均比较大。而电压互感器改变电流的目的是给测量仪器和继电保护提供电能，其输出功率最低时只有几伏安，较高时仅达到数十伏安，最高情境下也不会超出一千伏安。所以，输变电中电压互感器在实际应用过程中具有负荷小，运行稳定等优势[1]。

二、变电站中电压互感器常见故障问题

（一）电容单元绝缘部分被击穿

在常规情况下，电压互感器中的电容器负责承受大部分电流。但是，电容器的容量绝缘隔离区域非常容易被大电流穿透，而且一旦发生此类问题，就会导致电容器丧失承受大电流时的降压功能。要想防范此类问题，需要在选购电压互感器时，选择具有较强绝缘隔离性能的电压互感器。目前，市场上有一种有机综合绝缘隔离油，通过使用它可以使电压互感器的绝缘隔离功能获得大幅度提升。此外，在选择电压互感器时，推荐选择带有包装容器折线设计的电压互感器产品。因为通过此项设计，可以大大减少生产电压互感器过程中周围环境当中的电流，从而大幅降低电压互感器中容量被大电流击穿的可能性。

（二）电容末端接地接触不良

在安装变电站电压互感器折过程中，时常因为一些不规范的作业行为，导致电压互感器末端与大地之间产生电容。同时，还伴随着高压对土地放电的情况，由此产生高压辐射。当高压辐射达到一定程度时，极易对电压互感器中的电器元件造成损害，有些电压互感器甚至因此失去作用功效。当电流过高时，还存在较大的电容器爆炸隐患，这必然会对电力系统的安全稳定运行造成巨大危害。

（三）电压互感器过热引发故障

在电压互感器实际运行的过程中，经常发生过热现象。当电压互感器长时间处于高温状态下，就会导致其内部某些零件因无法承受高溫而损坏，甚至发生自燃、自爆。另外，如果电压互感器过热，还会给电力用户安全用电构成较大威胁，还会在一定程度上加大供电设备维修工作量，引发一系列不必要的损失。之所以会出现变电站电压互感器过程这一现象，主要原因之一是电压互感器中的电流过大，电流在经过电源时，生成巨大的电流输出热量，如果这种热量超出电压互感器所能承受的范围，就会因为过热造成零件破裂甚至自爆。

（四）器件存在漏油现象

有些变电站电压互感器因为底部密封效果不佳，引发内部油箱漏油问题，就会导致空气中的水分进入到油箱内部。一段时间之后，电压互感器由于受到潮湿空气的侵蚀作用，不仅运行效率会明显下降，还会对其正常应用功能的发挥造成严重影响。当漏油量达到一定程度时，就会导致油箱内部的油量低于下降，而本应该浸泡在油液中的电容芯子则会发生脱油现象，使得电容板与断面之间出现一定距离，从而引发放电现象，导致电压互感器内部的电容器被击穿，这将对电压互感器的准确性造成严重影响。

（五）电子器件年久失修

有些输变电电压互感器电子元件由于年久失修，存在老化问题，甚至有些电子元件由于老化程度严重，其功能濒临于失效。因为大电流会对电压互感器的内部元件造成较大的功率影响，进而加快其老化速度，而且损伤程度大，而且范围较广。而随着运行距离的增长，并在大电流的影响下，对绝缘材料特性的表现也会有较大的变化。有些老化器件如何持续使用，就会出现高温反应，使得高压变压器处于高温状态下，这必然会造成巨大的安全隐患。

另外，在电压互感器生产厂家在进产品加工时，如果在密封环节质量不达标，便会导致电压互感器在后续使用过程中出现受潮问题，这一问题必然会加快某些电子器件的老化速度。

（六）电磁单元发生故障

电磁单元由众多元件构成，不仅比较灵敏，还容易发生破碎，其中任意一个构成元件发生问题，都会导致整个电磁性单元出现故障。由于电磁单元是电压互感器当中的主要构成设备，一旦其出现故障，必然会对电压互感器的运行效果造成严重影响。电磁性单元故障主要原因是电压互感器长期处于温度、湿度过高的工作环境下，致使电磁性单元受潮，进而对某些元件的绕组阻性造成负面影响，外加电磁性单元本身具有敏感性强、易损伤等特性，所以存在较高的故障几率。另外，如果存在电磁单元搬运方式不当、存储方式不合理等情况，也极易导致电磁单元破损。

三、电压互感器故障防范措施

（一）加强设备监控管理

随着电力电网建设范围的不断扩大，传统的电压互感器检测方法已经无法满足供电系统发展要求。对此，有必要引进最先进的科学技术和监测仪器，构建起动态化、全过程监测模式。比如采用红外线成像仪对变电站电压互感器运行状态监测，再通过红外线成像的方式，帮助监测人员查看电压互感器内电子部件是否存在过热现象。还可以运用铁磁谐振法，对电压互感器制音电流情况、电压互感器结构中的铁心饱和情况进行测试；还可以建立起信息化系统平台，针对电压互感器维修工作进行信息化管理。同时，借助信息技术对电压互感器正常情况进行实时监测。在发生故障之前，能够确保能够第一时间识别到风险隐患。一旦监测对象发生故障问题，及时锁定故障区域，并对其进行智能化故障排查，将故障影响控制在最小范围以内。同时在信息化系统平台的操作界面上，还要弹出提示框，将完整的故障信息呈报给工作人员，以便于及时开展故障维修工作，确保输变电中电压互感器及相关供电设备的正常运行[2]。

（二）注重器件性能提升与维护

要想保证变电站电压互感器的长期稳定运行，相关工作人员要定期开展电压互感器日常测试工作。为了保证此项工作的有效性，需要确保以下几个方面：

首先，测试人员要充分电压互感器相关理论知识，全面了解电压互感器内在元器件的基本情况以其使用特性，并明确一些常见故障的形成机理，以便于在测试过程中及时察觉和排查故障隐患的同时，找到问题的解决对策，从而确保故障因素的有效排除。

其次，电压互感器的结构较为复杂，虽然绝大多数元器件都处于独立工作的状态，但又涉及多个元器件的相互配合，最终形成整机，这就意味着任何一个元器件出现故障问题都会导致电压互感器整机发生故障。因此，在生产制造电压互感器的过程中，务必严格执行国家相关标准，落实好元器件各项设计参数要求。在产品出厂之前，做好质量检验工作，剔除掉不合格产品，确保元器件出厂时品质全部检验合格。

最后，在电压互感器投入使用之后，需要相关人员针对所有设备元器件的运行情况均给予持续性关注。依据不同元器件的特点，要制订合理检测周期，明确检测目标及检测方法。在此环节中，要着重查看元器件是否存在潜在功能失效、故障隐患以及老化问题。如果确认存在上述问题，要立即予以更换。如无需更换，则要采取正确方法对其进行维护与保养，确保其各项功能的正常使用，从源头上防范电气设备故障，确保输变电中电压互感器的长期稳定运行。

（三）选用全密封型产品

为有效避免电压互感器出现漏油现象，必须采用金属材料并按照全密封方式进行生产加工。同时，供电企业在变电站的建设中，针对采购环节要加大严管力度，确保从正规渠道采购优质的电压互感器及相关元器件，避免劣质产品流入到电力施工环节，杜绝隐患。老旧互感器需要定期管理和更新，胶垫和横膈膜也需要定期替换。如果横膈膜上存有积水，需要测试其绝缘性并及时更换。而充氮气密闭的电压互感器则需要经常性、常态化测试。对于绝缘性能不佳、密闭性较差的老旧互感器，可考虑分期分批逐步更新或进行技术改造，以提升变电所和电压互感品的稳定性。但在改造过程中，需要按照国家相关标准开展实验，确保技术改造方案的先进科学性与实用性，为技改效果提供可靠保障。总之，供電企业需要细心管理和耐心维护电压互感器，从源头上消除潜在隐患，确保设备的长期稳定运行，以保障电网的安全运行。

（四）避免元器件受潮

电压互感器受潮的主要原因是设备密封不严，为此需要拆下油箱并排放被污染的油。在这个过程当中，首先需要采取有效的干燥措施，确保电压互感器内部的干爽程度。同时需要更换电容器绝缘油，确保相关设备绝缘效果符合要求。其次，需要对油箱进行维护，防止出现漏油问题并定期检查设备的使用状况和故障隐患，确保其绝缘性能可靠。最后，还需要注意检查日常的油箱管理，对相关元器件进行维修保养，避免出现螺丝、工作橡胶垫圈存在松动问题，以充分保障设备的长期文段运行。

（五）防止绝缘失效和电容被击穿

在变电站电压互感器运行过程中，需要建立起完善可行的监测制度。工作人员应定期对电压互感器运行数据变动情况进行记录，以便于发生突发情况时，能够根据记录的数据对问题原因加以分析，尽快提出有效的解决方案。另外，借助大数据技术建立起一套数据库，使工作人员便可以有针对性的制订变电站电压互感器的预防工作和防范措施，以有效保障电网安全。一旦出现故障，保护装置会及时发出警报信息，提醒工作人员进行故障处理，从而大大减少电网故障给电力用户所带来的损失的影响[3]。

（六）防范电容末端接地接触不良

变电站工作人员要针对电压互感器线路连接情况加大检查力度，确保电压互感器线路末端与大地连接状态良好，消除相关隐患问题。负责此项工作的人员要全面掌握各类电压互感器的接线方式或接地方法，同时具备较强的责任意识与岗位经验，避免存在工作疏忽与质量缺陷，以确保变电站以及电网系统的安全平稳运行。变电所工作人员有必要编制一份极具指导意义的设备保养计划，明确具体的工作内容、进度排期以及完成质量。在保养过程中，要着重针对电压互感器细节和容易疏忽的细节之处进行检查，采用信息技术针对关键设备运行情况进行全天候监测，减少或避免突发状况不会发生，如果发现问题及时对其进行妥善处理，提高变电站和电网系统运行质量。

四、相关注意事项

电压互感器出现故障时，维修人员要第一时间赶赴现场。首先查看后台机的电压状态，之后再检测是否存在油位上升、冒烟、烧焦迹象以及异响，基本锁定故障位置。如果电压互感器内部没有发现任何异常，可以使用万用表针对各组空开二侧电流情况进行检测。如果某相电流量值存在下降现象或者归零，而开口三角处显示零序电压，则要查看电压互感器的端子箱线是否存在异常。通过上述故障检测步骤，便可对电压互感器的内部问题原因做出基本判断，之后便可以制订相应的维修方案。

当确认故障后，要第一时间实施线路断电处置，将故障影响控制在最小范围以内。输变电中电压互感器存在多种故障诱发因素，每一种因素引发的故障都具有不同的处理对策。比如电压互感器因为受潮引发故障，要优先针对电子产品部件中的绝缘组件功能进行检测，找到受潮的部位，查明受潮的原因，之后再对电压互感器中各无器件进行电气试验，针对发生故障的元器件进行故障维修，当确认维修效果符合要求之后，方可再次投入使用，确保维修工作的有效性与高效性，从而为变电站的运行质量提供支持。

五、结束语

电压互感器是220kV以上变电所电能供应过程中的主要元件，常见故障问题是影响变电站高效平稳运行的主要因素之一。为保证变电站各项设施的高效平稳运行，将电力能源安全送达千家万户，有必要针对电压互感器进行综合管理，制订相应的防范措施与维修技术方案，同时加强运行维修管理，确保电压互感器始终保持良好的运状态。对此，需要供电部门及相关工作人员增强提高责任意识，形成“预防为主、维修为辅”的管理思路，通过加强培训和技能提升，提高人员的专业素养和实战能力，为变电站的安全运行提供支持与保障。

作者单位：顾安娜 山东泰开互感器有限公司

参  考  文  献

[1]张楠林.电压互感器故障引起全站失压的事故分析和对策[J].四川水利， 2015，36（04）：66-67.

[2]谭力强，易仕敏，林少华.变电站高压母线电压互感器故障调度处理方法的探讨[J].广东电力，2012，25（01）：110-115.

[3]卢锦祥.输变电中电压互感器故障分析及解决措施[J].科技资讯，2009（04）：145.