10kV电压互感器面临的问题和解决方案

摘要：随着配电网自动化的快速发展，环网柜和柱上开关数量逐渐增加，与之配套的电压互感器也随之增加。传统的电磁式电压互感器如在配电网上大量使用，其自身的电感会与线路对地电容发生谐振，导致电网电磁谐振，影响配电网正常运行，这是智能配电网目前面临的亟待解决的问题。 关键词：10kV电压互感器；问题；解决方案 引言

无论是传统的变电站还是现在的智能变电站，电压量始终是最重要的遥测量之一，它能够为各类继电保护和自动装置提供各种控制和信号，起着十分重要的作用。电压互感器电压异常是变电站中较为常见并且不容忽视的问题，在发生电压异常时，应尽快做出故障判断并进行处理。每一个运行人员，都应掌握电压异常的特征，以准确判断并快速处理运行中可能出现的各种异常。 1 10kV电压互感器面临的问题 1.1电压互感器本体异常

如果电压互感器本体有质量不合格、绝缘材料不达标、绝缘性能降低、运行周期长、设备老化、结构性缺陷、设备安装使用不合理等问题，以及电压互感器设备在运行或者操作过程中产生机械谐振等问题，都有可能进一步引起电压互感器本体产生故障。本体故障一般都会伴有异常声响、冒烟、产生严重有毒气体等现象发生。这个一般需要专业人员到现场进行设备检查之后才能下结论。 1.2电容器故障

电容器是“装电的容器”，是由两块金属电极之间夹一层绝缘的电介质组成的。变电站由于电容器故障无法正常运行，多半是因为实际环境中分压电容未达到电压负载的标准值（20kV），总电压持续上升。电容器出现故障主要有以下几个原因：（1）电容器油封不当。当电容器油封出现渗油的状况时，电容器内部温度急剧升高，损坏内部构件导致电压互感器故障。当电容器油封受潮时，电压互感器的介质和电压出现干扰，电容器的装电容量下降，即分压电容不达标，进而影响设备正常运行；（2）电容器连接点受损。电容器一次绕组末端要科学合理地设置连接点，并防止连接点损坏，否则会导致电容器产生放电和悬浮电压现象，引发严重的安全事故。 1.3绝缘单元故障

绝缘单元是电磁单元和电容器之间的保护装置。电压互感器正常运行过程中需要电磁单元和电容器承受极大的电压，为防止电压过大损坏互感器，在两种设备之间安装绝缘保护装置则是必要的工作。绝缘单元安装完毕后要定期对设备进行检修和维护，电磁单元和电容器之间的高强度电压很容易导致绝缘单元损坏，绝缘单元的老化也会引发故障，因此工作人员必须提高警惕。 2 10kV电压互感器问题的解决方案 2.1电压传感器信号使用建议 2.1.1零序电压合成

零序电压的采集可以用运放或软件通过对三相电压传感器信号合成的简单办法来实现，不再需要高成本的高压设备来提供零序电压。用低廉的成本，达到三相电压和零序电压同时取得的目的，一步实现一二次融合的目标。 2.1.2输出电压幅值

6V正弦电压的峰值是8.5V，峰峰值17V。再考虑1.9倍的测量范围上限，峰

峰值将达到32V以上。而采集电压信号的微机电源电压大多是5V的。两者之间需要增加信号调理电路来实现信号的调理。而采用电流传输方式输出电压

VO=RL×6kV/(19.98MΩ+RL)。其中的6kV/(19.98MΩ+RL)相当于反映一次电压的电流源，输出电压完全由负载电阻RL的阻值决定。可以根据微机电压源电压幅值而调整RL的阻值。按照1.9倍的峰峰值不大于4V的条件来计算，对应的输出额定电压有效值是0.75V，按照一次额定电流为0.333mA计算，只要配置一个2.25kΩ的负载电阻RL，就可以直接由微机采样电压信号，无需信号调理电路，降低了成本，提高了可靠性。

2.1.3上下臂电阻放置建议

由于电流传输方式将下臂电阻与上臂电阻分离，置放在二次电压采集板上，可与控制板组成一体。电压传输方式之所以误差大,根本原因在于内阻的存在。减小内阻是减小误差的有效措施。在阻容串联回路中串联一个电流变换器，将一次电流放大，下臂电阻接在电流变换器的次级，在输出同样电压的条件下，内阻(下臂电阻)的阻值可以下降到几百欧姆，这样的电阻阻值与传输电压信号的电缆的容抗相比就小了四个数量级，由于引线的长度引起的误差完全可以不予考虑。在这样的情况下，可以采用电压传输方式，不再需要将上臂电阻与下臂电阻分离，自成一体，更便于生产和更换。由于电流变换器具有隔离作用，信号采集端也不需要2mA/2mA的隔离变压器。 2.2使用科学的检测方式

变电站运行的环境相对复杂，电压互感器发生的故障基本在设备内部，为了精准有效地找出故障原因，需要采用经验检测和仪器检测相结合的方法对实际状况进行检修。当电压互感器出现故障时，工作人员首先要结合以往的工作经验排除干扰因素，使用初级检测设备进行多人基本检测，随后确定大体故障位置后使用仪器进行深度精准检测。检测设备中最常见的仪器是红外热成像仪，应用红外成像的原理，通过对互感器外部摄影以反映设备内部状况，详细了解设备内部受损的元件和位置。红外成像仪操作简单，检测的结果准确性高、效率快，是目前设备故障检测最受青睐的仪器之一。 2.3加强细节管理和维护检修

电压互感器由多个独立的设备单元组成，这些设备单元相互作用成为一个整体来完成高效、稳定的输电工作，每个微小的设备元件都会影响整体的设备运行，因此为提高设备组成员间的有效性，安装和设计人员必须重视电压互感器生产厂家对设备元件的生产工作，按照国家标准和设计要求生产每一个元件，保证元件的最高质量。其次，考虑到变电站运行环境的复杂性，必须对电压互感器制定科学合理地检测维修计划，无论设备是否出现故障，都要定期对设备的必要元件进行检修，及时更换老化的引线、绝缘单元等。 2.4优化设计

电压互感器组成单元较多，结构相对复杂，其中某一元件的损坏都可能会直接导致设备无法正常运转。因此技术人员在对电压互感器进行设计时，必须重视实际的应用需求，考虑后期检修和维护人员的施工技术，科学合理地对互感器进行设计，降低设备故障检测的难度。另外，设计人员要与供电企业进行有效沟通，了解供电需求，保证电压互感器的设计能够长期、高效地完成输电工作。 结语

综上所述，变电站运行中或多或少会出现一些故障，电压互感器是其中最为常见的故障之一，设计和施工人员要详细了解电压互感器出现故障的原因，比如

电磁元件、电容器的质量问题；提前制定合理的预防措施，及时发现设备故障的征兆；对已经发生的故障除了完成检修外，要不断进行反思，不断优化和创新相关技术，为变电站安全稳定运行提供保障。 参考文献

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