电压互感器在大功率广播发射台的使用与维护

吴烨平

摘 要：电压互感器是一种可以将高电压转换为低电压或二次电压，为测量仪表、继电保护装置或自动装置提供安全电源，为使用电气设备的工作人员与高电压有效进行隔离提供安全保护。大功率发射台不但用电等级高、使用率高，仪器仪表相当贵重，如何保障使用者和用电设备的安全，始终是发射台各级工程技术人员关注的课题。本文通过的简要介绍了电压互感器性能、原理，针对电压互感器在发射台电力系统运维中出现的典型故障案例进行了分析、讨论，并就电压互感器运维中注意事项提出了看法与建议。

关键词：电压互感器 二次回路 短路故障

中图分类号：TN9文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

电压互感器Potential transformer又称仪用变压器，简称（PT）。它和变压器具有相同点，都是用来变换线路上的电压。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同。变压器具有大容量、大功率，一般以千伏安或兆伏安为单位；电压互感器只是容量较小，通常仅有几十或几百伏安，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来当线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。由于大功率广播发射台作为特供用电单位，不但用电等级多，具有高压、高频、大电流等特点，而且用电设备测量仪器、仪表和继电保护、控制装置的使用也是非常的广泛，为此，电压互感器成为广播发射台必备的设备。文章介绍了电压互感器工作原理，阐述了电压互感器在发射台的应用以及对保障工作人员和国家财产安全起到的作用，以及电压互感器运维中典型故障的分析处理，以及对注意事项等进行了论述。

1 电压互感器工作原理

电压互感器是电力系统运行中供测量和保护用的重要设备，也是供电系统不可缺的变压器系列的电气设备，是一种带铁心的变压器，属于特种变压器。下面就电压互感器基本结构、特点、功能及主要作用分别进行介绍。

结构：电压互感器基本结构也是铁心和原、副绕组。是利用变压器在短路状态下，电流与匝数成反比的原理制造的。主要由一、二次线圈，既一次绕组和二次绕组、铁心和绝缘组成。它的一次线圈匝数很少，而二次线圈的匝数很多。两个线圈都装在或绕在铁心上。两个线圈不但相互绝缘、线圈与铁心也是相互绝缘的。因此，无论是两个线圈之间还是线圈与铁心之间不论所带的电压多大它们之间都是绝对隔离的、绝缘的。

特点：电压互感器是交流电路中一次系统和二次系统之间联络元件，是一种小容量、大电压比的变压器。由于电压互感器本身阻抗很小，容量也很小，且比较恒定；运行时几乎处于空载状态，所以一旦发生短路电流就会急剧增加导致烧毁线圈。电压互感器是通过把高电压按一定的比例关系，变换成使低压线圈能够准确地反映高电压量值变化的标准二次电压，并在相位上与原来保持一定关系的仪器。

电压互感器二次回路是高阻抗回路，因此二次回路电流的大小由回路阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流必然增大，根据电磁感应原理，此时只有由一次电流自动增大一个分量，才能满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。工作中当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，它的二次绕组中必将产生一个二次电压U2。因此，当改变一次或二次线圈或绕组的匝数，就将产生不同的一次电压与二次电压比，就可以组成不同量级比的电压互感器。

功能：电压互感器具有将高电压按比例转换成低电压的功能。由于电压互感器容量很小，一般只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。因此，不但能够安全、可靠地把高电压变为低电压，还可有效隔离了高电压的危险因素。一方面它可将高电压与电气工作人员进行安全隔离，另一方面为仪器仪表的测试、计量、仪表装置、继电保护提供了安全电压，尤其保障了对高电压的测量。

作用：电压互感器是一种将高电压、大电流变换成低电压、小电流的仪器，是一种作为测量和保护用的标准电源。目前使用的电压互感器的二次电压均为100V，二次额定电流一律为5A，这为用户使用提供了极大的便利，也使的仪表和继电器制造标准化提供了依据。电压互感器也是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器，通过它可为测量仪器、仪表和继电保护、控制装置，以及测量线路的电压、功率和电能提供标准电源；当线路发生故障时能够起到保护线路中贵重设备、电机和变压器等作用。电压互感器运行时，它的一次绕组N1，也是原绕组是并联于一次线路上；二次绕组N2通常所指的副绕组，与所测量的仪器仪表或继电保护及自动装置的电压线圈并联连接。工作中电压互感器由于二次回路阻抗很大，工作电流和功耗都很小，相当于二次回路开路状态；而它的二次电压又只决定于一次电压，二次电压的大小，决定于二次绕组线圈的匝数。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次回路却是低压，这样就可确保操作人员和仪表的安全。

2 电压互感器典型故障实例

我台供电系统使用的是由小陶变电站输送来的35kv等级的电压。高压室高压手车开关351#、352#和361#、362#分别并联了电压互感器和电流互感器，主要为电力系统设备的保护、计量、继电器、仪表装置提供安全电压和保护作用。在长期的运维中也出现过故障，在此，针对电力系统电压互感器典型故障实例的分析、处理过程进行论述。

2.1二次熔丝熔断

故障现象：35kV母线电压互感器二次熔丝熔断，相相电压、线电压下降严重，有功、无功表指示降低，电能表走慢。

故障分析：引起电压互感器二次回路熔丝熔断以及相、线电压下降，表值无指示等故障；首先‘应使用电压表切换开关，切换相电压或线电压，判断哪相熔丝熔断；而后，在检查35kV母联电压互感器二次回路是否有人误碰引起断路或短路造成上述故障现象的发生。

故障处理：立即向技术主管汇报，立即通报地调。在确保安全情况下，更换熔丝试送，若熔丝仍然熔断，则说明线路电压回路存在短路，应拔去熔丝，立即停用该母联上的可能产生误动作引起跳闸保护的连接片；因为，电压互感器的二次回路绝对不能并列或联络运行。由于处理此类故障需申请停电，需要供电部门派人来处理，故障处理好必须经过供电部门进行绝缘试验检查。因此，在完成以上检查操作后，就是按照规程在高压室明星位置挂好相关的安全警示牌。

2.2 电压互感器温度过高

故障现象：电压互感器温度过高，内部有放电声和不正常的噪声，出现渗漏油、有臭味或冒烟、绕组与外壳之间或外壳对地之间有火花放电迹象。

故障分析：该案例极有可能是电压互感器的高压侧绝缘被破坏，电压互感器内部发生的故障。

故障处理：立即向技术主管汇报，立即通报地调申请停电处理，并请求供电部门处理。立即通过母联开关断开有关电源，拉开该母线电源线断路器，用电源断路器将故障电压互感器电源切断，但不能用隔离开关断开故障的电压互感器。因为隔离开关不具备灭弧能力，若使用隔离开关切断故障电压互感器电源，极有可能引起母线短路，造成设备和人身安全事故。

3 电压互感器运维注意事项

我台地处福建闽西北地区，每年的3-5月由于南方初夏梅雨季节，潮湿的空气，造成电气设备、设施，因受潮、湿影响绝缘下降的事故时有发生。如：电压互感器二次回路端子联结处严重受潮、受锈蚀绝缘被破坏，引起了一相的接地短路故障。因此，电力设备运维应该按照有关规程规定维护、测试、检查、操作，是保障电力设备安全稳定运行的重要问题。在电压互感器安全运维方面笔者认为应做好以几下方面。

（1）对新安装或更换新的电压互感器，在投入运行前必须按照相关规定和规程进行测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等绝缘和耐压试验及检查

（2）电压互感器一次侧和二次侧应装设熔断器。一次侧装设熔断器可保护一次侧高压电网不因互感器高压绕组或引线故障而危及一次侧的设备安全；二次侧装设熔断器可保护二次侧不因短路而损坏。

（3）电压互感器二次侧的负载不能超过额定容量，超过会造成互感器误差值增大，影响测量的准确性；而二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联。

（4）电压互感器二次绕组必须有一处安全接地，以保障当一次和二次绕组间绝缘因为某种原因造成损坏时，能够有效防止测试设备、仪表、继电器出现高电压而发生危及安全的事故。

（5） 高压配电室应配备空调、除湿机，只有这样才能有效防止电力设备受潮湿影响造成了设备绝缘下降和损坏。我台经过上述电压互感器故障案例处理后，及时在高压室配备除湿机和通、排、风改造，以及对室内空气的潮、湿和温度进行监测，改造后电力系统设备就没有再发生以上故障了。

4 结语

大功率广播发射台必须由电力系统为它提供能量，也就是说电力系统是保障发射台安全传输发射的血脉。因此，电力设备设施的安全运维是非常重要的。而对于类似上述故障的处理，往往必须通过停电申请、汇报请示、电力部门派人处理。尽管是这样笔者认为如何在第一时间发现故障后迅速进行准确判断、正确的采取应急措施，避免故障演变成事故，是发射台维护工作者必须深思的问题。在此，笔者通过对电压互感器在大功率广播发射台的应用与维护，对自己在发射台电力系统运维中的一些经历和体验谈了体会，旨在与业内同行共同探讨维护技能。不足之处还望批评指正。

参考文献

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