35kv电压互感器常见故障分析及总结

35kv电压互感器常见故障分析及总结

王建立

（国网河南省电力公司商水县供电公司河南周口466100）

摘要：电压互感器是电力系统的重要组成部分，在我国的电力事业发展中发挥着重要的作用。因此，电压互感器类型的选择是至关重要的，直接影响着电力系统的发展。故本篇文章首先对电压互感器的类型和选择进行了分析，然后主要深入探讨了35kv电压互感器的常见故障，并对其进行了仿真验证的分析。

关键词：35kv；电压互感器；类型；选择；故障；措施；

引言

电压互感器是将一次侧高电压变换为统一标准的100V电压（线电压），作为测量与计量仪表，以及继电保护与自动装置的标准输入电压。电压互感器的正确选择牵涉到测量与计量仪表的测量准确性，以及继电保护与自动装置动作的可靠性。电压互感器选择需要考虑的问题主要有：类型与接线选择、一次与二次侧额定电压及表示方法、测量精度准确级与额定容量选择等。

1电压互感器类型及选择

1.1电压互感器类型

一般情况下，电压互感器的类型依照不同的依据，可以有不同的划分方式：按照安装地点可以分为：户内式与户外式；按照电压变换原理可以分为：电磁式、电容式与电子式；按照主绝缘结构形式可以分为：固体绝缘、油浸绝缘和气体绝缘电压互感器；按照相数可以分为：单相电压互感器和三柱与五柱式三相电压互感器；按照接线方式可以分为：V/V型电压互感器与Y/Y/∆（剩余电压绕组或开口三角形绕组）型电压互感器。

1.2电压互感器类型与接线方式选择

（1）户外变电站电压互感器安装在户外，这时候就需要选用户外式；户内变电站电压互感器安装在电压互感器柜内，这时则就需要选用户内式。

（2）用户变电站，一般情况下会选用固体绝缘的电磁式电压互感器。

（3）用户变电站，每段母线上需要安装一台电压互感器，无绝缘监视与单相接地保护要求时，选用V/V型接线的电压互感器；有绝缘监视或单相接地保护时，需要选用Y/Y/∆剩余电压绕组或开口三角形绕组）型接线电压互感器。

1.3电压互感器中性点接线方式选择

（1）一次侧电源中性点为非有效接地系统，无绝缘监视与单相接地保护要求时，选用V/V型接线的电压互感器，一次侧不接地；二次侧根据绝缘配合要求，B相应直接接地。

（2）一次侧电源中性点为非有效接地系统，有绝缘监视与单相接地保护要求时，选用Y/Y/∆（剩余电压绕组或开口三角形绕组）型接线电压互感器，一次侧与二次侧中性点，以及剩余电压绕组或开口三角形绕组一端均应直接接地。由于Y/Y/△（剩余电压绕组或开口三角形绕组）型接线电压互感器一次额定容量非常小，一次侧输入阻抗非常大，所以一次侧中性点直接接地不会影响一次侧电源中性点的接地方式。

235kv电压互感器故障特征分析

目前，在小电流接地系统中，应用较多的是三相五柱式电压互感器，它既能测量相电压和线电压，又能采集开口三角电压值供绝缘监察装置和单相接地保护之用。小电流接地系统中，电压互感器常见的故障类型有：电压互感器高压侧熔断器熔断、电压互感器低压侧熔断器熔断、电压互感器高压侧母线单相接地。

2.1电压互感器高压侧断相

在电力系统中，发生系统铁磁谐振、单相间谐电弧接地、电压互感器内部单相接地或者相间短路等故障，都可使电压互感器线圈产生过电流，引起高压侧熔断器熔断。当高压侧A相熔断器熔断后，由于三相五柱式结构中三相电磁回路相通，高压侧A相相电压UA存在感应电压，不会降为零，从而线电压UCA、UAB；均降低，线电压UBC保持不变，低压侧零序电压的有效值低于30V。

2.2电压互感器低压侧断相

电压互感器低压侧回路发生短路时，可引起低压侧熔断器熔断。由于熔断器装设在电压互感器低压绕组与保护测量装置之间，若低压a相熔断器熔断，只会对保护测量装置的输入电压信号产生影响，而对开口三角零序电压3U0。并无影响。因此a相相电压Ua为0，相电压Ub和Uc保持不变。

2.3高压侧35kV母线单相接地

小电流接地系统中，经常会发生单相金属性接地，此时中性点发生偏移，对地具有电位差，故障相电压降为0，非故障相相电压对地电压升高√3倍，三相之间的线电压仍保持对称，对负载供电影响较小，为保证供电连续性，一般仍允许运行2h.

335kv电压互感器常见故障仿真验证

为验证上述分析的可靠性，以三相五柱式电压互感器为例，搭建电力仿真软件ATP（TheAlternativeTransientProgram）模型。

3.1电压互感器高压侧断相

ATP仿真模型运行1a后，电压互感器高压侧A相熔断器熔断，仿真结果见图2。从图2（a）可以看出，低压侧a相电压1s后明显降低；从图2（b）可以看出，1a后低压侧线电压U。和U明显降低；从图2（c）可以看出，1a后零序电压值明显升高。

高压侧熔断器熔断后，Ａ相电压由于电磁感应未降为0，从而低压侧ａ相相电压也并未为0，通过仿真实验可以看出，互感器低压侧Ua有效值低于18V，Ub和Uc基本保持不变，Uab有效值为77V，Uca有效值为59V，Ubc保持不变，3Uo有效值为23.7V，此实验结果与表1分析值相符。

3.235kV母线发生单相接地故障

ATP仿真模型运行0.5s后，电压互感器高压侧35kV母线发生A相接地，仿真结果见图4。从图4（a）可以看出，0.5s后a相电压降为O，b和c相电压明

显升高；从图4（b）可以看出，0.5s后线电压仍保持不变；从图4（c）可以看出，0.5s后零序电压值明显升高。

通过仿真实验可以看出，电压互感器低压侧Ua降为0V，Ub和Uc对地电压升高到100V；Uab、Ubc和Uca保持不变，3Uo以为100V，此实验结果与表1分析值相符。

变电站接地故障告警保护装置零序电压整定值一般设为30V，因此电压互感器高压侧若发生母线接地故障，监控系统则会报出接地故障信号。

结束语

本文主要针对某35kV变电站电压互感器高压侧熔断器熔断故障现象，扩展分析小电流接地系统三相五柱式电压互感器三种常见故障特征。通过理论分析和仿真实验验证了分析和总结的可靠性。

参考文献：

[1]张全元.变电运行现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2011.