互感器运行中常见故障分析及试验技术

昌明辉++汲旭

[摘 要]电流互感器是利用电磁感应原理进行工作，在工作时，电流互感器的状态是接近短路状态的。电流互感器发生故障不但会造成自身损坏，还可能引起保护误动、设备跳闸，造成电网安全事故。通过试验技术能够有效地找出故障原因，并采取相对应的措施加以解决。基于此，文章就互感器运行中常见故障分析及试验技术进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴，从而降低互感器运行中常故障问题的出现。

[关键词]互感器运行；故障分析；试验技术

中图分类号：TM452 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0143-01

1 電容式电压互感器的常见故障分析

1.1 电磁单元变压器二次绕组电压失压故障

匝间短路或绝缘不良、过电压导致绝缘损坏或击穿都可能导致电磁单元变压器二次绕组电压失压故障。

1.2 电容器电容量变化引起的故障

开口三角电压非正常升高、单相或多相电压降低造成二次电压异常的，可能导致保护装置发出错误的信号，严重时导致电容器击穿爆炸；分压电容器中的部分分压电容损坏或击穿会导致串联电容数量较小，分压电容C2增大，使二次输出电压低于正常值；在互感器运输可能导致阻尼器电感铁心松动，随着阻尼器工作条件变化，一、二次电压比也会变化。

1.3 电磁单元受潮

在互感器的二次侧接线盒内有绝缘板，当绝缘板受潮时会使二次绕组绝缘为零、电磁单元内二次绕组或N端子的引线线芯与互感器内的接地部分接触将导致电磁单元二次绕组绝缘非正常偏低、N端子绝缘电阻异常偏低。

2 互感器试验技术

2.1 “低校高”法检定高压电压互感器

电压互感器误差是由铁芯激磁电流、负载电流和线圈内阻抗压降而产生的。激磁电流和一次线圈内阻抗压降产生空载误差ε·κ，负载电流与一次和二次线圈内阻抗压降产生负载误差ε·f，则电压互感器误差ε·为：

其中：Y0为激磁导纳；Z1为一次线圈内阻抗；Y为负载导纳，由电压互感器的额定二次负荷直接计算，无需测量；Z1′为折算至二次侧的一次线圈内阻抗；Z2为二次线圈内阻抗。

“低校高”法检定高压电压互感器时，先在低压下测量高压电压互感器的相关参数Y0、Z1、（Z1′+Z2）后，再由公式推导出互感器误差。

但是，采用这种方法，会有参数测量不准确导致误差计算有误。“低校高”法检定互感器时需准确测量被检互感器的参数，一台电压互感器一旦制作完成，其参数就已确定，电压互感器在低压下运行时不能完全反映其工况运行状态，因此在低压下测定的参数可能并不准确。

2.2 现场测试电压互感器方法的应用

2.2.1 技术原理及适用范围

电压互感器的误差主要与激磁导纳，一、二次绕组内阻抗和负荷导纳有关。电压互感器的误差主要是由激磁电流在一次绕组的内阻抗上产生的电压降和负荷电流在一、二次绕组的内阻抗上产生的电压降所引起的。针对高电压电磁式电压互感器的现场校验工作，现在设计了一套智能化高电压互感器校验装置。此装置包括的设备HJ-Ⅱ精密标准电压互感器、HEA-W互感器校验仪、SL1型隔离变压器、SY2型隔离变压器、10kV高准确度双极电压互感器、0.02级550/1100V标准互感器。此装置采用先进的计算机辅助计算方法和间接测量法理论，用新的互感器校验仪，取代了传统的校验仪，实现了多功能化、智能化和小型化，使得高电压互感器现场校验工作的实际开展更加方便。此装置的测量综合误差不大于被检互感器误差限值的1/5～1/3，按照现行检定规程的规定，可以满足现场检定准确度等级为0.2级及以下、额定电压为10kV、35kV/√3、35kV、110kV/√3、220kV/√3电磁式电压互感器。

2.2 新技术的实现方法和创新

（1）用以“低校高”的比较法和低电压比例标准，测量高电压互感器低电压下的误差；以及采用互感器二次侧通电压测量激磁导纳增量，从而计算得出高电压下误差的新的间接测量法，是这项新技术的核心。（2）二次为低电压的小型550V/5V～√3×5V～10V～√3×10V～220V/7×√3～220V/7～110V，0.02级标准电压互感器，只需一台550V标准互感器即可覆盖10kV～220/√3kV电压互感器的校验，而且准确度高、重量轻、操作方便。（3）采用先进的计算机技术和间接测量法理论，应用有源I-V转换器、电压跟随器和自耦式电压互感器技术。新一代智能化互感器校验仪具有直接比较法和间接测量法两种功能，方便了我们灵活配置现场校验工作。

3 实例分析

3.1 现场运行异常情况

2016年某变电站10kVⅠ母B相测量电压出现异常，通过现场初步检查试验发现3X14B相电压互感器励磁特性试验数据出现异常，判定该电压互感器存在故障缺陷，随即退出运行。该PT型号为JDZXF71-12，一次额定电压为12/√3kV，二次绕组分别为1a1n、2a2n和dadn。

3.2 试验分析

（1）一、二次绕组绝缘电阻测试：A、B、C三相绝缘电阻试验数据均合格。（2）一、二次绕组直流电阻及变比测试：B相一次绕组直流电阻值明显小于非故障相A、C两相；二次绕组直流电阻值ABC三相之间无明显差异；B相实测变比稍小于非故障相A、C两相。（3）励磁特性试验：B相各二次绕组励磁电流很大，励磁电压无法升高。A、C两相励磁特性拐点电压约为1.0Um/1.732远不满足1.9Um/1.732（中性点非有效接地系统）的要求。

3.3 故障产生的原因

（1）一次绕组绝缘材料存在质量不良或工艺缺陷（如：绕组绝缘漆内存在微小气泡或间隙），在一次绕组中层部位出现层间、匝间绝缘薄弱点，导致绝缘材料老化加剧，绝缘强度降低，最终发生层间、匝间局部短路。此原因为该PT一次绕组短路故障的主要原因。（2）通过非故障相A、C两相的励磁特性试验数据可知该组PT的拐点电压为1.0Um/1.732远不满足1.9Um/1.732（中性点非有效接地系统）的要求。在额定运行电压下，PT铁芯就已趋向于饱和，致使铁芯长期过载发热，通过热传递至一次绕组，导致一次绕组的绝缘薄弱点绝缘热老化加剧，对一次绕组的层间、匝间短路起到了一定的促进和加剧作用。（3）可能出现PT与一次侧熔断器配合不当的情况，熔断器的熔断电流值过大，造成PT在遭遇系统谐振过电流冲击时，熔断器不能有效熔断保护PT，一次电流过大造成一次绕组层间及匝间短路。

3.4 处理及预防措施

（1）使用可靠厂家的可靠产品，严格执行设备交接试验标准，严把产品入网质量关。（2）尽可能选用F级绝缘的电压互感器产品。（3）对全网35kV及以下电压互感器进行集中排查，对于拐点电压不满足1.9Um/1.732（中性点非有效接地系统）的电压互感器进行及时更换或加装一次消谐装置。（4）对电压互感器与一次侧熔断器配合出现问题的设备，进行重新校订，降低一次熔断器的额定电流。（5）加强对电压互感器的巡视检查和三相电压平衡性的监视力度。

综上，为了减少互感器出现故障的情况，应当加强试验技术的研究，并增加培训使用户单位提高对设备日常维护的意识，增加日常维护的质量。

参考文献

[1] 李建鹏.浅析电流互感器故障处理及改进措施[J].科技与创新，2016，（05）：152.

[2] 李新星.一起220kV电流互感器故障的原因分析[J].变压器，2016，53（02）：69-70.endprint