電壓互感器知識大全

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  電壓互感器*概述

  電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。電壓互感器和變壓器很相像,都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位;而電壓互感器變換電壓的目的,主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電,用來測量線路的電壓、功率和電能,或者用來在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器,因此電壓互感器的容量很小,一般都只有幾伏安、幾十伏安,*大也不超過一千伏安。

  在測量交變電流的大電壓時,為能夠安全測量在火線和地線之間并聯一個變壓器(接在變壓器的輸入端),這個變壓器的輸出端接入電壓表,由于輸入線圈的匝數大于輸出線圈的匝數,因此輸出電壓小于輸入電壓,電壓互感器就是降壓變壓器。

  線路上為什么需要變換電壓呢?這是因為根據發電、輸電和用電的不同情況,線路上的電壓大小不一,而且相差懸殊,有的是低壓220V和380V,有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓,就需要根據線路電壓的大小,制作相應的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會給儀表制作帶來很大困難,而且更主要的是,要直接制作高壓儀表,直接在高壓線路上測量電壓,那是不可能的,而且也是**不允許的。

  電壓互感器的基本結構和變壓器很相似,它也有兩個繞組,一個叫一次繞組,一個叫二次繞組。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣,使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電的隔離。電壓互感器在運行時,一次繞組N1并聯接在線路上,二次繞組N2并聯接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時,盡管一次電壓很高,但二次卻是低壓的,可以確保操作人員和儀表的安全。

  電壓互感器*原理

  電壓互感器按原理分為電磁感應式和電容分壓式兩類。電磁感應式多用于 220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用于110kV以上的電力系統,330~765kV超高壓電力系統應用較多。電壓互感器按用途又分為丈量用和保護用兩類。

  對前者的主要技術要求是保證必要的正確度;對后者可能有某些特殊要求,如要求有第三個繞組,鐵心中有零序磁通等。其工作原理與變壓器相同,基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定,正常運行時接近于空載狀態。電壓互感器本身的阻抗很小,一旦副邊發生短路,電流將急劇增長而燒毀線圈。為此,電壓互感器的原邊接有熔斷器,副邊可靠接地,以免原、副邊盡緣損毀時,副邊出現對地高電位而造**身和設備事故。丈量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結構,其原邊電壓為被測電壓(如電力系統的線電壓),可以單相使用,也可以用兩臺接成V-V形作三相使用。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的,以適應丈量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈,稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形,開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯接。正常運行時,電力系統的三相電壓對稱,第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時,中性點出現位移,開口三角的端子間就會出現零序電壓使繼電器動作,從而對電力系統起保護作用。線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此,這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心(10kV及以下時)或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器,第三線圈的正確度要求不高,但要求有一定的過勵磁特性(即當原邊電壓增加時,鐵心中的磁通密度也增加相應倍數而不會損壞)。

  電磁感應式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同。

  電容分壓式電壓互感器  在電容分壓器的基礎上制成。

  電容C1和C2串聯,U1為原邊電壓,為C2上的電壓。空載時,電容C2上的電壓為

  由于C1和C2均為常數,因此正比于原邊電壓。但實際上,當負載并聯于電容C2兩端時,將大大減小,以致誤差增大而無法作電壓互感器使用。為了克服這個缺點,在電容C2兩端并聯一帶電抗的電磁式電壓互感器YH,組成電容分壓式電壓互感器。

  電抗可補償電容器內阻抗。YH有兩個副繞組,**副繞組可接補償電容Ck供丈量儀表使用;第二副繞組可接阻尼電阻Rd,用以防止諧振引起的過電壓。

  電容式電壓互感器多與電力系統載波通訊的耦合電容器適用,以簡化系統,降低造價。此時,它還需滿足通訊運行上的要求。

  電壓互感器*分類

  1.按用途分

  丈量用電壓互感器(或電壓互感器的丈量繞組。在正常電壓范圍內,向丈量、計量裝置提供電網電壓信息。

  保護用電壓互感器(或電壓互感器的保護繞組。在電網故障狀態下,向繼電保護等裝置提供電網故障電壓信息。

  2.按安裝地點分

  可分為戶內式和戶外式。35kV及以下多制成戶內式;35kV以上則制成戶外式。

  3.按盡緣介質分

  干式電壓互感器。由普通盡緣材料浸漬盡緣漆作為盡緣,多用在及以下低電壓等級。

  澆注盡緣電壓互感器。由環氧樹脂或其他樹脂混合材料澆注成型,多用在及以下電壓等級。

  油浸式電壓互感器。由盡緣紙和盡緣油作為盡緣,是我國*常見的結構型式,常用于及以下電壓等級。

  氣體盡緣電壓互感器。由氣體作主盡緣,多用在較高電壓等級。

  通常**丈量用的低電壓互感器是干式,高壓或超高壓密封式氣體盡緣(如六氟化硫)互感器也是干式。澆注式適用于35kV及以下的電壓互感器,35kV以上的產品均為油浸式。

  4.按相數分

  盡大多數產品是單相的,由于電壓互感器容量小,器身體積不大,三相高壓套管間的內外盡緣要求難以滿足,所以只有3-15kV的產品有時采用三相結構。35kV及以上不能制成三相式。

  5.按電壓變換原理分

  電磁式電壓互感器。根據電磁感應原理變換電壓,原理與基本結構和變壓器完全相似,我國多在及以下電壓等級采用。

  電容式電壓互感器。由電容分壓器、補償電抗器、中間變壓器、阻尼器及載波裝置防護間隙等組成,用在中性點接地系統里作電壓丈量、功率丈量、繼電防護及載波通訊用。

  光電式電壓互感器。通過光電變換原理以實現電壓變換,目前還在研制中。

  6.按使用條件分

  戶內型電壓互感器。安裝在室內配電裝置中,一般用在及以下電壓等級。

  戶外型電壓互感器。安裝在戶外配電裝置中,多用在及以上電壓等級。

  7.按繞組數目分

  可分為雙繞組和三繞組電壓互感器,三繞組電壓互感器除一次側和基本二次側外,還有一組輔助二次側,供接地保護用。

  8.按一次繞組對地運行狀態分

  一次繞組接地的電壓互感器。單相電壓互感器一次繞組的末端或三相電壓互感器一次繞組的中性點直接接地。

  一次繞組不接地的電壓互感器。單相電壓互感器一次繞組兩端子對地都是盡緣的;三相電壓互感器一次繞組的各部分,包括接線端子對地都是盡緣的,而且盡緣水平與額定盡緣水平一致。

  9.按磁路結構分

  單級式電壓互感器。一次繞組和二次繞組(根據需要可設多個二次繞組同繞在一個鐵芯上,鐵芯為地電位。我國在及以下電壓等級均用單級式。

  串級式電壓互感器。一次繞組分成幾個匝數相同的單元串接在相與地之間,每一單元有各自獨立的鐵芯,具有多個鐵芯,且鐵芯帶有高電壓,二次繞組(根據需要可設多個二次繞組處在*末一個與地連接的單元。我國目前在電壓等級常用此種結構型式。

  組合式互感器

  由電壓互感器和電流互感器組合并形成一體的互感器稱為組合式互感器,也有把與組合電器配套生產的互感器稱為組合式互感器。

  電壓互感器*與電流互感器區別

  電容式電壓互感器 主要區別是正常運行時工作狀態很不相同,表現為: 1)電流互感器二次可以短路,但不得開路;電壓互感器二次可以開路,但不得短路; 2)相對于二次側的負荷來說,電壓互感器的一次內阻抗較小以至可以忽略,可以認為電壓互感器是一個電壓源;而電流互感器的一次卻內阻很大,以至可以認為是一個內阻無窮大的電流源。 3)電壓互感器正常工作時的磁通密度接近飽和值,故障時磁通密度下降;電流互感器正常工作時磁通密度很低,而短路時由于一次側短路電流變得很大,使磁通密度大大增加,有時甚至遠遠超過飽和值。

  電壓互感器*作用與用途

  電壓互感器的作用是:把高電壓按比例關系變換成100V或更低等級的標準二次電壓,供保護、計量、儀表裝置使用。同時,使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應原理工作的設備,但它的電磁結構關系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路,二次電流的大小由回路的阻抗決定。當二次負載阻抗減小時,二次電流增大,使得 一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側之間的電磁平衡關系。可以說,電壓互感器是一個被限定結構和使用形式的特殊變壓器。

  電壓互感器是一種電壓變換裝置。它將高電壓變換為低電壓,以便用低壓量值反映高壓量值的變化。因此,通過電壓互感器可以直接用普通電氣儀表進行電壓丈量。

  由于采用了電壓互感器,各種丈量儀表和保護裝置不直接與高電壓相連接從而保證了儀表丈量和繼電保護工作的安全,也解決了高壓丈量的盡緣、制造工藝等困難。此外,由于電壓互感器的二次側均為10伏使得丈量儀表和繼電器電壓線圈制造上得以標準化。

  電壓互感器的構造和工作原理與普通變壓器相同,它也是由鐵芯、一次繞組、二次繞組、接線端子及盡緣支持物等組成。電壓互感器的一次繞組接于系統的線電壓或相電壓其盡緣應隨實際系統電壓的高低而定。一次繞組具有較多的匝數,二次繞組匝數很少供給儀表或繼電器的電壓線圈。

  電壓互感器的二次繞組不答應短路。二次繞組有10伏電壓,應接于能承受10伏電壓的回路里,其通過的電流,由二次回路阻抗的大小來決定。如二次短路,則阻抗很小,二次回路流過的電流增大,造成二次熔斷器熔斷影響表計指示及引起保護誤動,損壞電壓互感器。

  電壓互感器的二次回路必須接地以防止一、二次盡緣損壞擊穿高電壓串到二次側來對人身和設備造成危險。

  電壓互感器是發電廠、變電所等輸電和供電系統不可缺少的一種電器。

  精密電壓互感器是電測試驗室中用來擴大量限,測量電壓、功率和電能的一種儀器。

  電壓互感器和變壓器很相象,都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位;而電壓互感器變換電壓的目的,主要是給測量儀表和繼電保護裝置供電,用來測量線路的電壓、功率和電能,或者用來在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器,因此電

  35-750kV電容式電壓互感器

  壓互感器的容量很小,一般都只有幾伏安、幾十伏安,*大也不超過一千伏安。

  線路上為什么需要變換電壓呢?這是因為根據發電、輸電和用電的不同情況線路上的電壓大小不一,而且相差懸殊,有的是低壓220V和380V,有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓,就需要根據線路電壓的大小,制作相應的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼 電器。這樣不僅會給儀表制作帶來很大的困難,而且更主要的是,要直接制作高壓儀表,直接在高壓線路上測量電壓。那是不可能的,而且也是**不允許的。

  如果在線路上接入電壓互感器變換電壓,那么就可以把線路上的低壓和高壓電壓,按相應的比例,統一變換為一種或幾種低壓電壓,只要用一種或幾種電壓規格的儀表和繼電器,例如通用的電壓為100V的儀表,就可以通過電壓互感器,測量和監視線路上的電壓。

  電壓互感器*接地方式

  電壓互感器的接地方式通常有三種:

  一次側中性點接地 二次側線圈接地 互感器鐵芯接地

  三種接地的作用不盡相同,如下:

  1)一次側中性點接地。由三只單相電壓互感器組成星形接線時,其一次側中性點必須接地。如下圖所示。因為電壓互感器在系統中不僅有電壓測量,而且還起繼電保護的作用。

  當系統中發生單相接地時,系統中會出現零序電流。如果一次側中性點沒有接地,那么一次側就沒有零序電流通路,二次側開口三角形線圈兩端也就不會感應出零序電壓,繼電器KV就不會動作,發不出接地信號。

  對于三相五柱式電壓互感器,其一次側中性點同樣要接地。

  由兩只單相電壓互感器組成的V-V形接線時,其一次側是不允許接地的,因為這相當于系統的一相直接接地。而應在二次中性點接地。

  2)二次側接地。電壓互感器二次側要有一個接地點,這主要是出于安全上的考慮。當一次、二次側繞組間的絕緣被高壓擊穿時,一次側的高壓會竄到二次側,有了二次側的接地,能確保人員和設備的安全。另外,通過接地,可以給絕緣監視裝置提供相電壓。

  二次側的接地方式通常有中性點接地和V相接地兩種。

  根據繼電保護等具體要求加以選用。

  采用V相接地時,中性點不能再直接接地。為了避免一、二次繞組間絕緣擊穿后,一次側高壓竄入二次側,故在二次側中性點通過一個保護間隙接地。當高壓竄入二次側時,間隙擊穿接地,v相繞組被短接,該相熔斷器會熔斷,起到保護作用。

  二次側接地點按規程規定,均應選在主控室保護屏經端子排接地,而在配電裝置處只設置試驗檢修時的安全接地點。

  3)鐵心接地,在電壓互感器外殼上有一個接地樁頭,這是鐵心和外殼的接地點,起安全保護作用。

  電壓互感器*使用和保護

  電壓互感器在使用中相位正確非常關鍵,這就要求接線極性一定要對應,一旦引出端子用錯,造成極性用反將會使電壓相位變化180°,因而一般其一次、二次側都會標出極性。

  電壓互感器在運行中一定要保證二次側不能短路,由于其在運行時是一個內阻極小的電壓源,正常運行時負載阻抗很大,相當于開路狀態,二次側僅有很小的負載電流。若二次側短路時,負載阻抗為零,將產生很大的短路電流,巨大的發熱會將互感器燒壞,甚至導致發生設備爆炸事故。

  在運行中為了達到對電壓互感器的良好保護,可以采取以下措施:

  (1) 二次側熔斷器是保證電壓互感器安全運行的可靠措施,必須選擇適當的熔斷器,并加裝閉鎖裝置。

  (2) 為避免開口三角繞組兩端在電壓不平衡的情況下,長時間存在較高電壓'>高電壓。在開口三角繞組兩端加裝并聯電阻,并聯電阻在開口三角感應出零序電壓時,使零序電流得以流通,對高壓線圈產生往磁作用,從而也能抑制諧振。

  (3) 在盡緣監察裝置回路中,為了使盡緣監察繼電器和電壓表能正確反映電網的接地故障,還必須留意與電壓互感器以及結構等有關的題目。即為了反映每相對地電壓,電壓互感器高壓側的每相繞組必須接在相與地之間,高壓繞組必須呈星形接地,而且還要有中性點接地,同時,電壓互感器的低壓側兩繞組也必須有一點接地。

  (4) 在10 kV以下配電網絡中,電源側的中性點是不直接接地的,電壓互感器的中性點接地。因此由于系統操縱,開關合閘不同期及單相接地等原因,經常出現過電壓,引起電壓互感器高壓熔絲熔斷、冒煙甚至燒毀。因此必須選用伏安特性比較好的電壓互感器或在中性點加裝阻尼電阻。

  (5) 對于電容式電壓互感器,有一個末屏點,也就是一次線圈的非極性端。在運行中末屏可以采取兩種方式:一種是末屏直接接地,這樣在雷擊或者振蕩等情況下,一次側若出現過電壓可以有效防止燒毀;假如末屏不直接接地,那么必須在末屏和地之間設擊穿間隙,這樣在出現過電壓時能夠通過間隙放電而開釋。

  電壓互感器*使用注意事項

  1.電壓互感器在投入運行前要按照規程規定的項目進行試驗檢查。例如,測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。

  2.電壓互感器的接線應保證其正確性,一次繞組和被測電路并聯,二次繞組應和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯,同時要注意極性的正確性。

  3.接在電壓互感器二次側負荷的容量應合適,接在電壓互感器二次側的負荷不應超過其額定容量,否則,會使互感器的誤差增大,難以達到測量的正確性。

  4.電壓互感器二次側不允許短路。由于電壓互感器內阻抗很小,若二次回路短路時,會出現很大的電流,將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側裝設熔斷器以保護其自身不因二次側短路而損壞。在可能的情況下,一次側也應裝設熔斷器以保護高壓電網不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統的安全。

  5.為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全,電壓互感器二次繞組必須有一點接地。因為接地后,當一次和二次繞組間的絕緣損壞時,可以防止儀表和繼電器出現高電壓危及人身安全。

  電壓互感器*故障處理

  電壓互感器二次熔絲熔斷

  當互感器二次熔絲熔斷時,會出現下列現象:有預告音響;“電壓回路斷線”光字牌會亮;電壓表、有功和無功功率表的指示值會降低或到零;故障相的盡緣監視表計的電壓會降低或到零;“備用電源消失”光字牌會亮;在變壓器、發電機嚴重過流時,互感器熔絲熔斷,低壓過流保護可能誤動[1]。

  處理方法:首先根據現象判定是什么設備的互感器發生故障,退出可能誤動的保護裝置。如低電壓保護、備用電源自投裝置、發電機強行勵磁裝置、低壓過流保護等。然后判定是互感器二次熔絲的哪一相熔斷,在互感器二次熔絲上下端,用萬用表分別丈量兩相之間二次電壓是否都為100

  V。假如上端是100 V,下端沒有100 V,則是二次熔絲熔斷,通過對兩相之間上下端交叉丈量判定是哪一相熔絲熔斷,進行更換。假如丈量熔絲上端電壓沒有100

  V,有可能是互感器隔離開關輔助接點接觸**或一次熔絲熔斷,通過對互感器隔離開關輔助接點兩相之間,上下端交叉丈量判定是互感器隔離開關輔助接點接觸**還是互感器一次熔絲熔斷。假如是互感器隔離開關輔助接點接觸**,進行調整處理。假如是互感器一次熔絲熔斷,則拉開互感器隔離開關進行更換。

  2.2 電壓互感器一次熔斷器熔斷

  故障現象與二次熔絲熔斷一樣,但有可能發“接地”光字牌。由于互感器一相一次熔斷器熔斷時,在開口三角處電壓有33V,而開口三角處電壓整定值為30

  V,所以會發“接地”光字處理方法,與二次熔絲熔斷一樣。要留意互感器一次熔斷器座在裝上高壓熔斷器后,彈片是否有松動現象。

  2.3 電壓互感器擊穿熔斷器熔斷

  凡采用B相接地的互感器二次側中性點都有一個擊穿互感器的擊穿熔斷器,熔斷器的主要作用是:在B相二次熔絲熔斷的時候,即使高壓竄進低壓,仍能使擊穿熔絲熔斷而使互感器二次有保護接地,保護人身和設備的安全,其擊穿熔斷器電壓約500

  V。故障現象與互感器二次熔絲熔斷一樣,此時更換B相二次熔絲,一換上好的熔絲就會熔斷。不要盲目將熔絲容量加大,要查清原因,是否互感器擊穿熔絲已熔斷。只有將擊穿熔絲更換了,B相二次熔絲才能夠換上。互感器

  一、二次熔斷器熔斷及擊穿熔斷器熔斷,在現象上基本一致,查找時一般是先查二次熔斷器及輔助接點,再查一次熔斷器,*后查擊穿熔斷器、互感器內部是否故障,假如發電機在開機時,發電機互感器一次熔斷器經常熔斷又找不出原因,則有可能是由互感器鐵磁諧振引起。

  2.4 電壓互感器冒煙損壞

  電壓互感器冒煙損壞本體會冒煙,并有較濃的臭味;盡緣監視表計的電壓有可能會降低,電壓表,有功、無功功率表的指示有可能降低,發電機互感器冒煙,可能有“定子接地”光字牌亮,母線互感器冒煙,可能有“電壓回路斷線”,“備用電源消失”等光字牌亮。

  處理方法:假如在互感器冒煙前一次熔斷器從未熔斷,而二次熔斷器多次熔斷,且冒煙不嚴重無一次盡緣損傷象征,在冒煙時一次熔斷器也未熔斷,則應判定為互感器二次繞組間短路引起冒煙,在二次繞組冒煙而沒有影響到一次盡緣損壞之前,立即退出有關保護、自動裝置,取下二次熔斷器,拉開一次隔離開關,停用互感器。

  對充油式互感器,假如在冒煙時,又伴隨著較濃臭味,互感器內部有不正常的噪聲;繞組與外殼或引線與外殼之間有火花放電;冒煙前一次熔斷器熔斷2~3次等現象之一時,應判定為一次側盡緣損傷而冒煙。如是發電機互感器冒煙,則應立即用解列發電機的方法,如是母線互感器則用停母線的方法停用互感器。此時,決不能用拉開隔離開關的方法停用互感器。

  2.5 單相接地故障

  現象:故障相電壓降低或為零,其他兩相相電壓升高或上升到線電壓。接地相的判別方法為:

  (1) 假如一相電壓指示到零,另兩相為線電壓,則為零的相即為接地相。

  (2) 假如一相電壓指示較低,另兩相較高,則較低的相即為接地相。

  (3) 假如一相電壓接近線電壓,另兩相電壓相等且這兩相電壓較低時,判別原則是“電壓高,下相糟”,即按A、B、C

  相序,哪一相電壓高,則其下相可能接地。適用于系統接地但未斷線的故障,記下故障象征就可以避免檢驗職員盲目查線。

  2.6 鐵磁諧振

  所謂鐵磁諧振就是由于鐵心飽和而引起的一種躍變過程,系統中發生的鐵磁諧振分為并聯鐵磁諧振和串聯鐵磁諧振[1,2]。激發諧振的情況有:電源對只帶互感器的空母線忽然合閘,單相接地;合閘時,開關三相不同期。所以諧振的產生是在進行操縱或系統發生故障時出現。中性點不接地系統中,互感器的非線性電感往往與該系統的對地電容構成鐵磁諧振,使系統中性點位移產生零序電壓,從而使接互感器的一相對地產生過電壓,這時發出接地信號,很輕易將這種虛幻接地誤判別為單相接地。在合空母線或切除部分線路或單相接地故障消失時,也有可能激發鐵磁諧振。此時,中性點電壓(零序電壓)可能是基波(50

  Hz)、也可能是分頻(25 Hz)或高頻(100~150 Hz)。經常發生的是基波諧振和分頻諧振。根據運行經驗,當電源向只帶互感器的空母線忽然合閘時易產生基波諧振;當發生單相接地時,兩相電壓瞬時升高,三相鐵心受到不同的激勵而呈現不同程度的飽和,易產生分頻諧振。

  從技術上考慮,為了消除鐵磁諧振,可以采取以下措施:選擇勵磁特性好的電壓互感器'>電壓互感器或改用電容式電壓互感器'>電壓互感器;在同一個10

  kV配電系統中,應盡量減少電壓互感器的臺數;在三相電壓互感器一次側中性點串接單相電壓互感器或在電壓互感器二次開口三角處接進阻尼電阻;在母線上接進一定大小的電容器,使容抗與感抗的比值小于001,避免諧振;系統中性點裝設消弧線圈;采用自動調諧原理的接地補償裝置,通過過補、全補和欠補的運行方式,來較好地解決此類題目。

  3 電壓互感器故障案例分析

  案例1:

  2003年7月10日,某供電公司110 kV變電站發生10 kV母線電壓互感器一次側三相熔絲因雷擊諧振熔斷的故障,10

  kV系統為中性點不接地系統。事后檢查,發現中性點所接消諧電阻正常,中性點盡緣正常,勵磁特性在正常范圍,二次回路盡緣正常,更換高壓熔絲后,電壓互感器又恢復正常運行。雷擊時工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高,可達額定值的3倍以上,起始暫態過程中的電壓幅值可能更高,危及電氣設備的盡緣結構。工頻諧振過電壓可導致三相對地電壓同時升高,或引起"虛幻接地"現象。分頻鐵磁諧振可導致相電壓低頻擺動,勵磁感抗成倍下降,過電壓并不高,一般在2倍額定值以下,但感抗下降會使勵磁回路嚴重飽和,勵磁電流急劇加大,電流大大超過額定值,導致鐵心劇烈振動,使電壓互感器一次側熔絲過熱燒毀。

  可見,一次內部盡緣對于高電壓'>高電壓等級的電壓互感器十分重要。建議制造廠改變設計,加強*下節瓷套和油箱電磁單元電氣連接部分的盡緣強度,嚴格設計工藝,保持各連接線對地及器件之間的間隔,必要時由裸導線更換為盡緣導線(或進行盡緣包扎),嚴格出廠試驗和外協器件的質量把關,確實有效地防止類似故障的發生。

  案例2:

  2002年6月,某站35 kV的電容式電壓互感器投運后,不到半個月就發生A相燒損事故,更換后,A相、B相又相繼燒損。根據當時的運行記錄和氣侯條件,發現曾有雷電活動,在此期間,伴隨有嚴重的兩相電壓升高和一相電壓降低的情況,兩相電壓由2021

  kV升到40 kV,另一相降至3 kV。故障后對該設備進行了高壓試驗,介損和盡緣電阻未發現題目,空載試驗發現一次繞組存在匝間短路。繼續拆卸,發現Z中的阻尼電阻燒斷,與補償電抗器并聯的避雷器已擊穿。內部TV的一次繞組內側所有盡緣材料全部燒焦炭化。繞組本身的漆包線的漆膜被烤掉,但繞組本身未發現變形、熔斷及局部過熱現象。整個線包在解體過程中排列仍然整潔,屬熱擊穿。說明一次繞組中存在短時大電流。由于油箱體積小,散熱**,導致發熱嚴重,溫度急劇升高,將盡緣燒損。

  由以上案例可以看出,我國35 kV系統是中性點不接地系統,在不投進消弧線圈的運行方式下,易發生由于單相接地造成的系統過電壓,尤其是弧光接地過電壓。這樣就會出現兩相電壓升高、一相電壓降低的現象。而TV內部采用速飽和特性鐵心,在此電壓作用下出現飽和,產生1/3次諧波,導致自身諧振。頻繁的接地會使阻尼電阻長期消諧而終極發熱燒斷。失往阻尼后,再出現過電壓,避雷器就會動作,并很快擊穿而失效。此時一次電流迅速增大,而且幅值很高,產生大量熱量。累積效應使盡緣材料的溫度不斷增加,終極熱擊穿。

  為了避免內部發熱擊穿,可改變C1、C2的分壓比,降低內部TV的一次額定電壓。同時阻尼電阻的容量不能太小,必須增大阻尼電阻功率。現場也可采取臨時措施在二次側串進阻尼電阻,以增強阻尼效果。同時跟蹤油色譜,有利于發現內部異常及時采取措施處理。

  案例3:

  1999年2月某500 kV變電站,500 kV線路A相電容式電壓互感器在電網正常運行條件下,發生故障,與之相關的保護誤發信號,3個二次電壓線圈全部無電壓輸出。該電容式電壓互感器型號為TYD

  500/-0005H,故障發生后,在運行狀態下,電氣試驗職員分別直接對3個二次電壓線圈進行輸出電壓丈量,確認電壓輸出為零(正常狀態分別為577

  V和100 V),現場檢查電容式電壓互感器外觀正常也無異音現象。

  分壓電容器和油箱電磁單元正常狀態下,承受的額定電壓為13 kV,而整臺電容式電壓互感器承受的電壓為500

  kV;如電磁單元部分對地短接,不承受13 kV的電壓,二次將失往電壓輸出,對設備整相承受電壓的能力影響較小。而假設電容分壓器的其中之一存在缺陷,該節將承受較低的電壓,其他節承受的電壓升高,會造成整臺設備運行異常,有二次電壓輸出但不是正常值,設備會有異音發出或損壞。假如電磁單元的變壓器一次端斷線,電壓將不能正常傳遞,二次失往電壓輸出;若分壓電容器的電容量變大,二次電壓輸出且會降低。由此可見,在電容式電壓互感器能夠承受系統正常電壓的條件下,結合其結構特點,可以確定二次失往電壓的原因與電容量的變化無關,第1~3節瓷套和第4節瓷套中的電容本身正常,故障原因可能為:①電磁單元變壓器一次引線斷線或接地;②分壓電容器中存在瞬時短路;③與電磁單元中變壓器并聯的氧化鋅避雷器擊穿導通;④油箱電磁單元燒壞、進水受潮等其他故障。

  隨后對設備停電,通過電氣試驗對故障原因進一步分析,并拆開分壓電容檢查,發現電磁單元變壓器至分壓電容器之間的連接線因過長而與箱殼碰接,并有明顯的燒傷放電痕跡,分別丈量電磁單元變壓器和氧化鋅避雷器的盡緣電阻均在10

  GΩ以上。隨后將該連接線縮短,并用盡緣材料包扎固定,回裝完畢后,再經試驗檢驗其正常,該故障點消除。

  在實際系統運行中,電壓互感器是一次與二次電氣回路之間連接的重要設備。隨著技術的不斷更新,新材料的不斷涌現,光電式互感器等新型的互感器已經不斷涌現,其結構和具體器件各不相同,這就首先需要在了解其特點的基礎上不斷總結使用的經驗和故障處理的方法,才能保證系統的安全穩定運行。

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