浅析电压互感器故障原因及预防方法

王天凯

（无锡地铁集团有限公司运营分公司机电部供电车间，江苏 无锡 214171）

一、引言

2015年11月27日无锡地铁九里河公园35KV 101进线开关柜C相电压互感器发生故障，现场确认35kV开关室有浓烟冒出，电压互感器本体已经变形发黑，SCADA报文为零序保护In＞＞段跳闸ON 406 ms，现根据此次事件分析电压互感器故障原因及预防方法。

二、双绕组电压互感器绝缘问题分类

电压互感器的绝缘问题一般由下述原因引起：

（一）绕组绝缘问题：指一次绕组、二次绕组对地绝缘、绕组之间绝缘、对外壳击穿闪络引起的故障。

（二）插头绝缘问题：电压互感器插头接地屏蔽层采用半导电材料喷涂，经过长期运行半导电材料的性能逐步变差，导致直流电阻逐步增大，造成电压互感器插头无法可靠接地，极易产生放电现象。

（三）铁芯问题：一般正常情况下电压互感器铁芯只有一个接地点，当铁芯出现多点接地时，铁芯内部产生过电压偏差，铁芯损耗就随之增大，铁芯损耗增大时，一次绕组电流增大，长期运行后过热导致电压互感器损坏。

（四）其它导致一次电流增大的因素，如直流成份，谐振等，逐步损伤内部绝缘，最终导致绝缘击穿。

三、九里河公园站电压互感器故障原因分析

故障电压互感器返送厂家后，采用电动工具进行分解，清除外部环氧树脂，露出线圈器身，发现一次线圈已经损坏，进一步解剖至线圈内部，发现一次线圈从外部至里层的全部均匀损坏，包括漆包线漆皮损坏以及层间纸已经碳化烧损，即判定此次故障原因为电压互感器绕组绝缘问题。

四、绝缘事故原因

（一）受到雷击过电压、操作过电压、工频过电压、谐振过电压影响。因为受到过电压而使电压互感器的绝缘受到损坏，造成电压互感器发生故障。或因涌流造成放电闪络，而使电压互感器的绝缘受到损坏，造成电压互感器发生故障。

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（二）电压互感器本身铁芯叠片不达标、支撑卡环机械强度不够。此类原因主要是生产厂家技术工艺水平不达标，使电压互感器存在故障隐患，譬如电压互感器铁芯绝缘缺陷、零部件耐热性能不达标、支撑卡环烧制工艺不达标、主插头与内锥绝缘子接触不良等。

（三）电压互感器绝缘老化。电压互感器长期处于湿度较大的环境中使水分侵入电压互感器器身，导致电压互感器的绝缘水平降低而发生故障。绝缘老化后，电压互感器的机械强度会降低。当外部出现对变压器的电压冲击时，可能导致绝缘损坏而发生故障。

（四）绝缘材质不合格。主要表现为绕组表面的绝缘材质包括绝缘树脂、漆包线、漆皮及层间纸存在不合格开裂现象，开裂后会造成绕组表面局部放电，长期运行后致使电压互感器发生绝缘损坏事故。

（五）系统谐振：电力系统中存在直流成分、铁磁谐振现象，特别是分次谐振，会直接使一次绕组有较大电流通过，逐步损伤内部绝缘，最终导致绝缘击穿。

五、电压互感器绝缘故障预防

（一）加强电压互感器的日常运行维护工作，对电压互感器进行外观放电和绝缘闪络查看，关闭室内照明后，应无肉眼可见的明显放电现象。

（二）由于电压互感器的结构是由环氧树脂将绝缘铜线芯完全浇注密封起来的，后期的检修维护无法改变其内部的缺陷，对其可能爆发的内部故障是无能为力的。我们只能通过一些必要的应急预案最大限度的降低电压互感器故障造成的危害和影响。要求做好因故随时可能再需更换其类似故障电压互感器的应急预案（含应急物资储备方案、熟练安装人员、机具配备方案、运输与安装、试验、送电方案等）并经审查、批准、备案，并发布到位，以尽量减少一旦再出现类似故障后对无锡地铁2号线供电系统运行稳定性的严重不利影响。

（三）定期对电压互感器各零部件的密封圈进行检查，保证无橡胶圈无潮湿、老化、龟裂现象，如果现场环境恶劣，可以加装硅胶呼吸器或防雨帽，彻底解决电压互感器绝缘下降的安全隐患。还应保证各电气连接部分安装可靠牢固，接触良好。

（四）定期进行电压互感器进行超声波试验，检查电压互感器锥头内部有无异常放电声音。

（五）设备选型时，应该选用更高标准、更严格控制并解决如何消除其可能产生局部高热应力不利影响的导线毛刺、匝间绝缘、导线外绝缘以及树脂与导线的温度-应力控制、树脂无气泡浇筑等系列制造工艺技术问题的电压互感器。

（六）建设过程中电气设备进场前确认设备房中的环境是否达到设备安装的要求，设备房内的空气质量应该保持在正常水平，没有由油漆工、木工、金属切割、电焊等造成的粉尘，也无设备房渗水造成室内湿度较大的情况。

六、电压互感器整改方案

施工时应严格按照《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》(GBJ147-90)的规定执行。

工艺流程：

第一步：PT 拆卸施工方法

1）将一段母线及母线上所有设备全部由运行状态改为检修状态，完成一段主母线维护接地以确保安全。

2）由专业人员拆下所需更换的二次接线并做好标记。

3）拆下所需更换的 PT（JDZXF3-35Q）。

4）回收上气箱气体。

5）打开上气箱上盖，拆下原装 NZ35/1 内锥插座，安装新NZ35/7T内锥插座。

6）要更换的新 PT(JDZXF4-35Q)，在地面安装好 PT 触头等附件并把触头部位擦拭干净并涂抹润滑脂。

7）把新安装的内锥插座擦拭干净并涂抹润滑脂。

第二步：PT 安装与恢复供电

1、将 PT 触头对准内锥插座孔往里推进到位，将安装螺母紧固。

2、由专业人员恢复二次接线并校对二次接线，防止二次接线错误。

3、上气箱内部擦拭干净，更换干燥剂，盖好上气箱上盖，紧固好螺母。抽真空，充六氟化硫气体。

4、检查设备安装调试完好，准备恢复供电。

七、结论

交流中压环网系统是城市轨道交通网络的核心内容，是保证供电可靠性的关键因素，这是因为高压系统受地区供电系统的控制，对于地铁而言是可控因素。当高压系统发生故障时，中压环网系统可靠性就成了城市轨道交通供电的关键因素，故认识电压互感器绝缘故障的成因和影响，加强电压互感器运行、维护和管理工作、防止绝缘故障的发生，对提高供用电系统安全运行的水平和提高供电可靠性都具有十分重要的意义。