電力互感器故障綜合測試診斷研究

劉悅平

(廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

電力互感器故障綜合測試診斷研究

劉悅平

(廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

電力互感器是電力系統中的重要電氣設備，各種保護裝置和測量儀器必須使用由互感器轉換的電信號才可正常工作。隨著我國經濟的快速發展，用電負荷也在不斷增長，受互感器本身質量和用電負荷急劇變化的影響，近年來，由電力互感器故障引起的電力系統事故頻發，不僅影響到用戶的正常用電，而且嚴重威脅著電網的安全運行。因此，加強對電力互感器故障綜合測試診斷的研究具有重大現實意義?，F深入剖析了電力互感器的常見故障特征，并對現有的電力互感器故障綜合測試診斷技術進行了詳細的分析和總結。

電力互感器；故障；診斷

0 引言

近年來，隨著我國經濟的持續發展，電力產業規模也不斷擴張，根據我國“十二五”規劃，到2015年我國電力產業規模將達到53 000億元，裝機容量將達到14.7億kW，全國用電量將達到6.3萬億kW·h。穩定可靠的電力供應是經濟和生產活動穩定發展的重要保障。但據中國電監會發布的《2013年全國電力安全生產情況》報告顯示，2013年，我國共發生電力安全事件44起，造成多起大面積停電事故，這其中有將近一半的安全事件是由設備故障引起的。目前，國內外對電網大面積停電事故原因的研究大部分集中在電網運行本身上，而對電力設備故障導致的事故研究不夠重視。

電力互感器是電力系統中一個重要的電氣設備，包括電壓互感器和電流互感器2種。其主要作用是將一次側電壓/電流轉換為可供測量或保護裝置使用的二次側電壓/電流。電力互感器對生產過程中采用的材料、加工工藝、油質及器身設計都有十分嚴格的要求，國內很多電力系統還在使用20世紀90年代生產的互感器，受當時的技術條件限制，很多產品本身存在一定的缺陷，再加上年久失修，很容易造成設備故障[1-3]。雖然近年來國內在互感器設計方面有了長足的進步，但國內用電負荷的不斷增長以及部分地區用電載荷的急劇變化，導致電力互感器的故障率顯著增加。因此，對電力互感器故障進行綜合分析和診斷，對于提高電網運行的可靠性具有重大意義。

1 電力互感器的常見故障特征

不同種類的電力互感器由于工作原理的不同，在工作時出現的異?，F象和故障也不盡相同。本文分別就電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器和電容式電流互感器常見的故障特點進行分析。

1.1 電磁式電壓互感器的常見故障特征

(1) 諧振故障：當開關突然合閘，或母線發生瞬間弧光接地現象時，都可能使一相或兩相的對地電壓瞬間提高，使電網發生沖擊擾動，從而產生串聯諧振現象。嚴重的諧振可引起電磁式電壓互感器爆炸及變電站母線停電等事故。

(2) 熔絲熔斷：熔絲熔斷故障極可能是由諧振引起，但也可能是非諧振引起的。非諧振因素包括單相接地瞬間電壓互感器高壓熔絲熔斷和單相接地消失瞬間電壓互感器高壓熔絲熔斷。

1.2 電容式電壓互感器的常見故障特征

(1) 二次電壓降低：造成此類故障的因素很多，如互感器鐵芯氣隙變化、電容分壓器電容量變化、電容分壓器短路、電磁單元被燒壞等，均會使輸出電壓迅速降低，導致一、二次電壓比相差很大。

(2) 中間變壓器故障：中間變壓器電磁單元受潮、一次線圈高壓引線接地等都可引起中間變壓器故障。通常中間變壓器損壞都會伴隨著聲音異常、漏油、局部溫度升高等外部特征。

(3) 局部放電故障：由于電容式電壓互感器真空處理不完善或受潮等因素可能會導致油浸紙及絕緣支撐桿絕緣強度降低，在高電場作用下就會引起局部放電。放電后又會使油分解氣化，造成電容器絕緣性能進一步惡化。此外，在生產過程中，由于原材料質量不好或者拉力不均勻造成電容器元件表面褶皺太多，也容易產生局部放電。

1.3 電容式電流互感器的常見故障特征

(1) 一次回路故障：該類故障發生的主要原因為一次回路內樁頭或外樁頭接觸不良。樁頭生成的氧化層未及時清除、樁頭接線板的緊固工藝不當均可能造成接觸不良。故障特征為回路直流電阻過大。

(2) 互感器受潮：互感器的密封墊圈或金屬膨脹器受腐蝕、老化或受損可能會使大氣中的水分進入互感器導致其受潮。故障特征為絕緣電阻過大或放電性故障(色譜分析法)。

(3) 電容屏干燥不夠充分：一般在互感器出廠時都會對其進行干燥處理，以去除內部的水分。但在干燥過程中，電容屏內層由于其位于互感器內層而不易完全干燥，當互感器運行時由于元件發熱使水分蒸發，易導致電容屏主絕緣整體受潮。故障特征為介損超標。

(4) 電容芯子內局部放電：主要原因為絕緣層表面不光滑，或互感器內部存在雜質，導致局部放電缺陷。故障特征為放電性故障、介損超標(色譜分析法)。

2 電力互感器故障綜合診斷技術

2.1 試驗數據診斷技術

對于電力互感器的故障和異常，試驗數據診斷是一種較為常用的診斷方法和手段。在電力互感器試驗數據診斷中，應先對產生故障的電力互感器進行不同的相關試驗，在測得對應的試驗數據后，即可為電力互感器的故障診斷提供足夠的依據和基礎。在此基礎上，根據互感器的相關技術規范確定不同檢測指標的相關限值，對測試所得的相關數據進行故障性判定，確定存在異常的測試評價指標，最后對存在異常的指標進行針對性的分析和判斷，以確定電力互感器的故障發生位置和原因。

2.2 停電檢測與帶電檢測綜合診斷技術

停電檢測和帶電檢測是電力互感器的重要故障診斷手段，二者之間的配合使用不但可以相互補充，減少檢測過程中的相關誤差，而且還能夠作為證據對二者的檢測結果和數據進行驗證，為電力互感器的故障診斷提供準確和真實的保證。但是二者在單獨使用時存在著一定的缺陷。對于停電檢測，技術人員測試水平參差不齊、與真實運行狀況存在一定程度的差異等原因，使得測試結果存在著較大的局限性；而對于帶電測試，則是容易受到外界環境干擾、檢測項目缺乏代表性等不良因素的影響。因此，對于電力互感器的故障檢測，二者應該相互結合來使用。

2.3 解體診斷技術

解體診斷技術是基于對互感器類設備的原理和技術、互感器結構、互感器設計和互感器試驗有明確清晰的了解之后進行的進一步的故障點和故障原因的分析和診斷技術。在對電力互感器的相關結構和類型等信息進行深入了解的基礎上，對設備進行解體分析，查找存在的故障點和故障原因，加強電力設備運行安全管理和維護[4]。

2.4 故障綜合診斷技術

電力互感器故障綜合診斷技術是將試驗數據診斷技術、停電檢測與帶電檢測綜合診斷技術、解體診斷技術進行有機的結合，綜合發揮不同診斷技術在故障診斷過程中的不同優勢，實現電力互感器故障診斷的準確性和可靠性。

3 結語

本文深入分析了電力互感器常見的故障特性，剖析了電力互感器故障的特點，并對現有的電力互感器故障綜合測試診斷技術進行了詳細的分析和總結，著重介紹了試驗數據診斷技術、停電檢測與帶電檢測、解體診斷技術的基本原理和特點。在實際操作中，應在充分了解各類電力互感器故障特點的基礎上，結合實際情況，科學地選擇電力互感器檢測技術，才能以最小的成本獲取相對準確的檢測結果。

[1] 趙修民，趙屹濤.測量用互感器及其測試儀器的發展和創新[J].中國工程科學，2000(3)

[2] 劉力，孫結中.中間變壓器對電容式電壓互感器介損測量的影響[J].電網技術，2001(9)

[3] 黃勇，周有慶，彭紅海，等.電流互感器變比測量方法的研究[J].變壓器，2002(11)

[4] 唐崇年.電力互感器故障綜合測試診斷技術的研究和應用[D].華北電力大學，2012

2014-10-08

劉悅平(1982—)，男，廣東梅州人，工程師，研究方向：互感器的事故預防。