10kV用户计量电压互感器故障分析及对策

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【摘 要】10kv供电用户的计量柜中的电压互感器一旦出现故障将会对计费与计量装置本身造成极大的危害与损失，本文就是针对这一点，对10kV配电网中性点不接地系统里导致电压互感器出现各种问题和故障的原因进行讨论，并提出一些有效的解决措施。

【关键词】10kV；计量电压互感器；改进措施

导致电压互感器出现故障的原因有很多，要想采用单一的方法来解决显然是不现实的，要想有效的降低故障出现的可能性，只有针对不同的情况进行分析，综合应用多种解决手段才有可能奏效，本文将就此进行简要的分析与探讨。

1 高压电压互感器概况

10kV中性点绝缘电力系统里的高压电能计量装置，依照电力行业标准《电能计量装置技术管理规程》中的要求，应该使用三相二元件的计量方式进行计量，一般多为高压计量柜或是高压计量箱。随着社会的不断发展，用户的用电负荷也在不断增加，很多企业用户的终端装有多态计量柜，而由于密度大、负荷种类繁多、负荷重等问题，10kV用户高压计量互感器经常会出现熔断器熔断和烧毁的情况，致使计量表因失压而少计电量。如果不及时处理故障，那么对于供电和用电的双方都会造成不小的损失，在对线损计算结果产生影响的同时，还会对供电的服务水平产生影响，所以要不断加强对高压计量的监管，以确保设备能够安全运行和进行正确的计量。

电压互感器一般都是由高压熔断器与隔离开关而进入高压电网的。在电压大于或等于110kV的系统中，因为电压互感器是使用单相串级进行绝缘的，其绝缘裕度大，系统多是中性点接地，每相设备不能长时间的承受线电压、不可接地，所以在电压大于或等于110kV的系统里的电压互感器一侧经过隔离开关直接与电网相连；而在电压小于或等于35kV的配电系统中一般是中性点不接地系统，因为它的结构较为简单，维护检修方便，同时又经济、可靠，所以经常会在电压互感器前安装高压限流熔断器，以此起到过载与短路保护的作用。当电压互感器的内部出现故障时，高压熔断器就会熔断，及时的将电压互感器与故障点隔离开来，这样就能有效的保护设备的安全。

2 造成高压电压互感器出现故障的原因

2.1 谐振过电压造成电压互感器出现故障

很多地方使用的电能计量柜以及电力计量箱安装的都是专用的不接地式互感器。这种不接地式电压互感器在正常运行时，其一次绕组始终连接在一起，一次回路的高点是由高压电源进行的，系统内阻值接近零。在这种情况下运行的电压互感器发生谐振的可能性非常的小，但是在安装电压互感器以及线路停运之后的线路投切操作，有可能会在进行开关动作的瞬间出现串连谐振的现象。由于激励电压是系统电压，其自身幅值原本就很高，而回路的Q值也很高，电压互感器绕组所承受到的电压已超过了感应耐压与绝缘耐压，所以熔丝熔断与绕组层间损坏的现象很容易出现。

2.2 低频饱和电流对电压互感器的影响

当系统出现单相弧光接地的情况且未接地相的电压升高至线电压时，故障点就会将接地点作为通道，在电源、导线和大地之间流过电容电流。因为电压互感器的励磁阻抗非常大，流过的电流小，所以一旦故障消失，电流的通路就会被切断。此时三相对地电容里所储存的电荷将会对三相电压互感器的高压绕组电感进行放电，这就如同在一个带铁心的电感线圈上作用直流电源，这将构成低频的振荡电压分量。在这个过程中，电压互感器的高压绕组中流过的低频饱和电流的幅值将会很高，铁心会因此而严重饱和。因为低频饱和电流的幅值高而且作用时间短，所以将会在单相接地消失的半个周期内熔断熔丝。

2.3 二次绕组短路

电压互感器二次绕组出现短路或轻微短路状况时，会造成电流过大。如果二次保险的选配合适，将会引起二次保险熔断，但是如果二次保险的选配不合适，那么就会致使电压互感器的电流迅速变大，最终引起爆炸。

电压互感器的表面有灰尘或者湿度过大等原因都有可能导致系统出现闪络与放电的现象，这样将会产生高电压，致使电压互感器的铁心饱和，激磁电流的急剧增加，最终引起事故。

3 防止谐振出现的措施

电源谐振是导致不接地电压互感器出现故障的主要原因，它所产生的故障电压根本不是10kV的电压互感器能够承受的，所以这能尽可能的避免谐振的出现。

第一种措施就是改变电容和电感参数，让它不易激发而引起谐振，还可降低铁心磁通的密度或是将负载容量扩大以此来改变励磁的特性。但是在铁心磁通密度的选择上，除了要考虑接地过电压的要求外，同时还要考虑额定电压与接地电压下的最小电感值等问题，这样一来谐振区域的位置就会缩小和前移，只有更大的激发才有可能出现谐振。以上问题在进行材料的选择时是相互矛盾的，所以在设计时要设法取得两者间的平衡。

其次则是要消耗掉谐振的能量、增大系统阻力或是消除谐振的出现；在母接上接入电容器，让容抗同感抗的比值小于百分之一。一般可以采用加大线路的总长度、将架空线路用电缆代替以及在10kV以下的系统中装一组单相的对地电容器等措施，来减小容抗的值。或是减少同一个系统中电压互感器中性点的接地数量，以此来增大感抗的值。但是容抗和感抗的比值如果控制不好而小于百分之一的话，将更容易将熔丝烧毁。

另外还可以在电力系统的设计方面，在运行时使用临时倒闸措施或是采用不同的接地方式实施，不过因为这需要从整体上进行系统性的综合改进，所以在实施时是比较复杂的。

最后一个办法就是在同一个10kV的配电系统里，将电压互感器的数量尽可能的减少。因为在同一个电网系统中，并联运行的电压互感器越多，其总体的伏安特性就会越差，相应的等值感抗也会越小，如果电网中的电流电容过大，那么就会更容易发生谐振，所以电压互感器的使用台数应该尽量的减少。

4 相应的改进措施

因为各种消除谐振的手段均有其局限性，对谐振的消除也只能是在特定的情况下，所以我们要在进行治理的过程中，根据其实际情况采取综合性的措施进行治理。

首先就是要将由铁磁谐振导致电压互感器频繁烧毁的情况向相关的生产厂家进行反映，要求厂家对此进行改进，通过降低电压互感器铁心的磁通密度来增强其抗谐振的能力。

其次就是可以将电压互感器的保护熔断器额定电流由0.5A改为2A，以此来提高熔断器的通容能力。或者是将专变用户的计量方由原有的等于或大于500kV・A的变压器分台计量，换成总容量在600kV・A以上的用户都使用10kV进线的总计量。这样不但减少了铁磁谐振情况的出现，同时还减少了变压器的台数和计量维护点。

最后就是将电压互感器的容量由原有的10-25V・A，在不改变其体积的情况下变为40V・A以上，使电压互感器的励磁特性和伏安特性都得到提高，这样能够有效的将谐振电流与低频饱和电流降低。这些措施经过相应的改善后再进行综合运用，能够有效降低电压互感器的故障率。

5 总结

灵活的运行方式和复杂的系统结构决定了运行参数的随机性，这也就使电压互感器的故障原因呈多样性，要想解决这些问题，就应该从操作的方式、设备的选用以及运行的方式上防止谐振现象的出现，尽量用最简单的办法来解决。

参考文献：

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