110kV及以上电压互感器运行分析及应用

110kV及以上电压互感器运行分析及应用

王 凯

国网青海省电力公司西宁供电公司 青海 西宁 810003

摘要：目前，我国是社会主义经济快速发展的新时期，110kV及以上电压互感器是变电站重要的设备，做好110kV及以上电压互感器的运行分析，对保证电网的安全可靠具有重要意义。因此，结合某电网公司110kV及以上电压互感器运行管理，着重分析电压互感器的运行缺陷，研究互感器运行缺陷的原因，探讨110kV及以上电压互感器的管理策略，旨在提高110kV及以上电压互感器的运行可靠性，保障电网的安全稳定。

关键词：110kV及以上电压互感器；可靠性；管理

引言

无论是传统的变电站还是现在的智能变电站，电压量始终是最重要的遥测量之一，它能够为各类继电保护和自动装置提供各种控制和信号，起着十分重要的作用。电压互感器（简称压变）电压异常是变电站中较为常见并且不容忽视的问题，在发生电压异常时，应尽快做出故障判断并进行处理。每一个运行人员，都应掌握电压异常的特征，以准确判断并快速处理运行中可能出现的各种异常。

1电子式电压传感器介绍

相对于电磁式电压互感器，电子式电压传感器具有无磁饱和、体积小、质量小、成本低、二次侧可以短路等优点，但是其信号输出容量相对较小。随着微机保护、测量技术的普及，对采集电压信号的功率要求大幅降低，这给使用电子式电压传感器提供了条件。电子式电压传感器目前主要有电容分压式、电阻分压式和电容电阻混合式。电容分压式电压传感器主要采用电容分压的方式实现传感器信号的输出，其功耗相对较小，但其承受雷电冲击的水平受电容器额定耐压值的限制，不可能保证在遭受随机的雷电冲击时不会损坏。尤其在配电网，雷电冲击的电压高于配电网额定电压的倍数大大超过输电网的倍数。电阻分压式电压传感器相对比电容式电压传感器承受雷电冲击的能力较强。但是为了保证较好的信噪比，其功耗相对较大。随着配网自动化的发展，同一配电线路如果大量采用电阻式电压传感器时，会造成配电线路对地电阻阻值的下降，给检测线路对地绝缘带来困难。目前检测架空线对地绝缘时，需要把传统的三相五柱式电压互感器断开，数量少时，可以这样操作，数量大时，这样操作显然不现实。因此，大量采用电阻式电压互感器首先要解决的问题是对地绝缘电阻问题。电容电阻混合式电压传感器很好地结合了电容式电压传感器和电阻式电压传感器的优点，并很好地解决了对地绝缘电阻的问题。测量线路对地电阻的直流电压由电容承受；雷电冲击的电压由电阻承受。既可避免雷电冲击造成的电容器损坏，又不影响测量线路对地的绝缘电阻。按照电阻阻值10MΩ、串联电容0.022μF计算，正常运行时电容承受的交流电压不过40V；出现接地故障时，电压升高1.73倍，电容承受的电压不过70V。即便施加100μs、幅值75kV、10MΩ的方波电流，对电容进行恒流充电，电容器上积累的直流电压不过34V。用耐压3000V的电容器，基本上不存在电容器被击穿的可能，所以用电阻与电容串联的方法是性价比最高的方案。电容电阻混合式电压传感器中的电容在极端情况下承受的电压不足额定电压的1/40，不存在被击穿的可能。剩下的就是电阻，作为基础元件电阻式电压互感器，经过9000多只、五年多挂网运行，没有发现一只损坏的事实足以证明，电阻式电压互感器可靠性、稳定性、一致性足以满足一二次融合的需求。曾经对该电阻式电压互感器产品进行过破坏性试验，短时工频耐压达到60kV，雷电冲击试验达到150kV，居然没有损坏。在20kV条件下局部放电均小于5pC。从技术参数上可以佐证其可靠性和稳定性。批量生产的变比精度可以控制在0.5%以内；相位精度可以由下臂电阻并联电容的方法或用软件调整。其稳定性、可靠性、一致性已经得到实践和时间的检验。

2分析110kV电压互感器运行故障产生的原因

除110kV开关柜运用四 PT 接线模式，可以将铁磁谐振和超低频振荡电流加以抑制外，110kV电压互感器运行故障的原因分析主要有 4 点。1)110kV电压互感器质量不过关由于不同厂家电压互感器制作因素、产品设计因素等，致使电压互感器浇筑质量不过关、热极限输出容量不足等问题。绕组匝间绝缘有效降低，导致匝间出现短路现象甚至被烧坏。电压互感器的热极限输出容量通常为 300 VA，容量相对较小。2) 开口三角形二次侧未短接一旦缺少短接，则励磁电流中存在的三次谐波便无法通过，励磁电流中通常为正弦波，但感应出的一次二次电压中存在三次谐波，这些三次谐波分量将通过一次、二次接地回路，严重影响系统电压。3)长时间接地故障系统出现多次线路接地故障，容易造成超低频振荡电流的现象，使电压互感器承受极大的电流，导致容量不足的现象发生，进而烧损电压互感器。

3 110kV 电压互感器运行故障解决方案

(1)提高电压互感器热极限输出容量。主电压互感器热极限输出容量从常规的 300VA，增加到 400VA;零相电压互感器热极限输出容量从常规的 300VA，增加到 800 或 1000VA;(2)将零相电压互感器复变比改为单变比，减少二次线圈数量。把电压互感器变比改为 10 /0． 1kV，为增加热极限输出容量、减少电压互感器体积提供前提条件。(3)改变电压互感器安装方式。由于电压互感器热极限输出容量的提高，导致互感器的体积有一定的增加，因此将电压互感器安装在电压互感器柜的下仓中，而不能安装在手车上。(4)一次侧增加熔丝保护。凡是 10kV 电压互感器一次接线上没有安装熔丝的，增加熔丝保护，这样避免了系统接地故障电流增大后，不能及时切除，使电压互感器过热烧损的危险

。

4电压互感器日常巡检内容

为确保电压互感器的正常工作，应在对变电站的检查和维护时对电压互感器给予高度的重视。首先，应检查互感器的标示牌是否完好，瓷瓶应保持清洁、完整，确保瓷瓶无损坏及裂纹，无放电痕迹及电晕声响。其次，应检查电压互感器的压力指示是否正常，当压力低于0.4Mpa时应及时调整，确保压力指示不能低于0.4Mpa。注意听电压互感器的内部的声音是否正常，确保互感器内部无剧烈震动声和放电声，尤其在外部线路接地时，更应该对此认真检查。认真检查高压侧的导线接头处的温度不能过高，以避免二次线缆及导线没有发生损伤及腐蚀。同时对二次端子箱的密封性进行检查，确保其封闭良好，同时检查二次线圈的接地线是否稳固，确保没有松动和晃动，保证箱内的干燥和清洁。

结语

本文提出了具有针对性的1110kV及以上电压互感器运行缺陷管理策略，以指导设备管理人员高效巡视设备，合理开展运维检修，提高电压互感器可靠性，保障电网的安全稳定。

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