电压互感器（PT）知识介绍及故障处理总结.doc

在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的PT二次侧不允许短路。/ s5 M8 q& B q$ g. ) b9 h8 G. x 一、PT单相接地及处理4 _9 L9 H0 o9 Y* E 在10kV中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式PT。当系统发生单相接地故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现更频繁的故障。, - E KC7 vG 1.1在中性点不接地系统中，当其中一相出现金属性接地时，就会产生激磁涌流，导致PT铁芯饱和。如A相接地，则Uan的电压为零，非接地相Ubn、Ucn的电压表指示为100V线电压。PT开口三角两端出现约100V电压(正常时只有约3V)，这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。4 b C: , a# Z8 T- S7 c9 v+ O! f 1.2当发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树竹等单相接地。如A相发生接地，则Uan的电压低于正常相电压，Ubn、Ucn电压则大于58V，且小于100V，PT开口三角处两端有约70V电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。6 5 L: T, O/ f) s1.3PT二次侧熔断器熔断或接触不良时，中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号，同时光字牌亮，警铃响。查电压表可发现：未熔断相电压表指示不变，熔断相的电压表指示降低或为零。遇到这种情况，可检查PT二次回路接头(端子排)处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和PT二次熔断器是否完好，找到松动、断线处应立即处理；若更换熔断器后再次熔断，应查明原因，不可随意将其熔丝增大。2 o4 g* a+ ?4 _5 p% X- w 1.4PT高压侧熔断器熔断。其原因有：电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。PT本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。PT二次侧发生短路，而二次侧熔断器未熔断，造成高压熔断器熔断。因此，在更换PT一、二次熔断器时一定要选用符合规格的熔断器。需要指出的是当高压某相熔断器熔断时，如C相熔断，则Ucn的电压表指示本应为零，其余两相Uan、Ubn的电压表指示仍为100V电压。但在实际检修工作中,因为PT的二次回路通过计量用的有功、无功电能表电压线圈与保护回路中的电压继电器线圈串联构成回路，故使Ucn有一定电压指示，但其数值很小。此外，当PT熔断器熔断时，应首先用万用表检查二次侧各相熔断器的进、出线端相电压是否有58V(线电压100V)，或将熔断器取下用万用表电阻档测量通断，判断出熔丝是否熔断。如果熔丝完好，则故障发生在一次高压侧。处理的方法是：先拉开PT高压侧隔离刀闸，取下低压二次熔断器，经确证无电后，做好现场安全措施，再仔细检查PT一次套管、端盖处有无破裂、渗油、异物和绝缘油的异常气味等。当检查到有异常时，应用兆欧表测量绝缘电阻。在确认PT正常后，戴上绝缘手套更换符合标准的高压熔断器，进行试送电。如再次熔断，则应考虑PT的内部故障，并进一步作直流电阻、变比等试验来决定PT好坏。而在停用PT前，应考虑到对继电保护、自动装置和计量的影响，在取得调度和有关负责人的许可后将保护装置、自动装置暂时停用，以防其它设备误动作。、二、PT谐振及处理?7 w7 P4 v, ?9 F( f: C. r 1、PT谐振9 M5 e! v, Q. 9 H) |: w PT谐振对于yo/yo电磁式PT，在正常情况下线路发生单相接地不会出现铁磁谐振过电压，但在下列条件下，就可能引发铁磁谐振。& * . m1 S! C( y (1)对于中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压升高3倍。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过PT高压线圈经其自身的接地点流入大地，在这一瞬间电压突变过程中，PT高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。 G5 Z! R- 7 o8 a- C4 N (2)系统发生铁磁谐振。近年来，由于配电线路用户PT、电子控制电焊机、调速电机等数量的增加，使得10kV配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。在系统谐振时，PT将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致PT烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。_) 4 ) G0 R7 (3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。; e- E1 Vq- L0 u& _2 q8 R (4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。: C/ f. a& d+ I; RH2 W (5)运行人员送电操作程序不对，未拉开PT高压侧刀闸就直接带PT向空母线送电，引起PT铁磁谐振。: % G3 ) z* P; l6 T 2.谐振的处理 ?, t c4 s: w2 * g, |! B (1)当出现空母线谐振时，不宜拉开PT的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。+ O$ H/ a3 b, M; N) P8 % (2)在PT高压线圈中性点的接地线中串接一只约5k阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用)。相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。) o+ | D/ I+ u; x6 n (3)PT发生谐振时的电压是相电压的3倍，则在开口三角处将会产生100200V电压，因此在PT开口三角处可并联一只220V/200W消谐灯泡(或选用220V/800W/60标准电阻。消谐电阻功率不得大于PT极限容量的2.4倍，并做好消谐电阻的安装绝缘措施，防止PT二次侧多点接地)，也可在PT零序回路中装设专用KFX-10消谐器。# d 9 e* 3 cD D (4)变电站值班人员在恢复送电时，应严格按操作规程进行操作，确认PT的隔离刀闸在拉开位置后，才对空母线送电，再合上PT的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的PT及电容式PT，以改善技术性能，减少激发谐振过电压的几率。8 a s$ m Q7 p2 E A# f v 综上所述，单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间，值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大，切不可将PT谐振误判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。电压互感器原理电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限，测量电压、功率和电能的一种仪器。电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。线路上为什么需要变换电压呢？这是因为根据发电、输电和用电的不同情况，线路上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V和380V，有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大困难，而且更主要的是，要直接制作高压仪表，直接在高压线路上测量电压，那是不可能的，而且也是绝对不允许的。电压互感器的基本结构和变压器很相似，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电的隔离。电压互感器在运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。运行中的互感器应注意的问题互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备，分为电流互感器和电压互感器两大类。前者将高压系统中的电流或低压系统中的大电流，变成低压的标准的小电流；后者将系统的高电压变成标准的低电压，用以给测量仪表和继电器供电。可见，互感器运行状态的好坏对仪表指示的正确、继电保护和自动装置的正确动作有着至关重要的作用，因此，对运行中的互感器，应注意以下问题： 0 Z0 N( $ U. y$ ; j* G 一、电流互感器二次侧不能开路，电压互感器二次侧不能短路。电流互感器二次侧开路会使二次侧感应出很高的尖锋电势，对人和设备造成威胁；电压互感器二次侧短路会使二次线圈电流猛增造成二次侧熔断器熔断，甚至烧坏电压互感器。6 c, r- g4 q/ w- 二、电流互感器和电压互感器二次侧不能相互连接。由于电压互感器的负载是高阻抗回路，电流互感器的负载是低阻抗回路，如果电流互感器接于电压互感器二次侧就会使电压互感器短路，如果电压互感器接于电流互感器二次侧，由于电压互感器内阻很高，使电流互感器近似开路。3 e* k. * g5 ! l) C8 b v/ n 三、运行时，应把电流互感器和电压互感器的二次侧一点接地。电流互感器和电压互感器的二次侧接地属于保护接地，用于防止绝缘击穿，二次侧窜入高电压，威胁人身安全和损坏设备。# * ?# g|! p 四、运行中需要短接电流互感器二次回路时，不能用保险丝去短接，如果用保险丝去短接电流互感器的二次回路，由于保险丝是易熔金属，当一次系统发生短路故障时，二次电流增大，可能使保险丝熔断，造成电流互感器开路。* M+ 4 ?* N& h- a9 m 五、如电压互感器发生断线故障，处理时应首先采取措施防止该电压互感器所带的继电保护和自动装置产生误动作，然后再去检查熔断器熔断的原因。- l4 Z3 # a- Z- A4 k$ p2 : O 六、电压互感器退出运行时，应首先停用那些没有电压回路就会误动作的继电保护和自动装置。6 r; v) U6 j0 G! 七、对于运行中的互感器要经常进行巡视维护，内容包括检查连线接头有无发热、互感器的声音是否正常、有无异味、瓷套管部分是否清洁、有无裂纹、有无放电现象，如是注油互感器要检查油面是否正常，有无渗油漏油现象。电压互感器和电压继电器的区别电压继电器3 c: Z# c0 W. + N9 r; u它是当电路中电压达到预定值时而动作的继电器。其结构与电流继电器基本相同，只是电磁铁线圈的匝数很多，而且使用时要与电源并联。它广泛应用于失压（电压为零）和欠压（电压小）保护中。所谓失压和欠压保护就是当由于某种原因电源电压降低过多或暂时停电时，电动机即自动与电源断开；当电源电压恢复时，如不重按起动按钮，则电动机不能自行起动。如果不是采用继电器控制，而是直接用闸刀开关进行手动控制，由于在停电时未及时拉开开关，当电源电压恢复时，电动机即自行起动，可能造成事故。另外还有过电压继电器，它是当电路电压超过一定值时，因电磁铁吸力而切断电源的继电器，它用于过电压保护（如保护硅管和可控硅元件）。 $ v7 8 D, E5 _ 电流继电器的电磁铁线圈匝数较少。若通过线圈的电流低于额定值时，电磁铁的吸力不足以克服反作用弹簧的弹力，衔铁不动作。若电流超过额定值，电磁铁的吸力大于弹力，因而衔铁被吸。这样，触头系统中常闭触头断开，而常开触头就闭合。由于电流超过某额定值时，继电器才会动作，故又称为过电流继电器。调节反作用弹簧的弹力，可以调整动作电流的数值。. 3 S6 g: I2 ix: R) ? 电流继电器主要用于过载和短路保护，它比熔断器的结构复杂，但过载保护性能优于熔断器，而且事故后不必像熔断器那样更换元件，可重复使用。所以，它在电力系统中对电机激过载和短路起着关键性的保护作用。0 J! p& . G. S7 k 电压互感器( L+ g3 n* 8 A& T J) g) V 电压互感器又称仪用变压器，是一种电压变换装置。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，主要区别在于电压互感器容量很小，通常只有几十VA或几百VA，并且在大多数情况下，它的负载是恒定的高阻抗，相当于变压器在低负载下运行，次级电压基本上等于次级感应电动势值。因此用电压互感器来间接测量电压，能准确反映高压侧的量值，保证测量精度。+ k l6 g. Y0 v: J 不管电压互感器初级电压有多高，其次级额定电压一般都是100V。这样，与电压互感器次级线圈相连的各种仪表和继电器，都可以统一制造而实现标准化。 ( % W A6 a: u% G+ p在理想的电压互感器中，励磁电流为零，线圈的阻抗也不计，这时初、次级电压之比等于它们的匝数之比，相位也没有偏移。但是在实际的电压互感器中，由于励磁电流的存在以及线圈阻抗的影响，总存在有电压误差和角误差。根据电压互感器的允许误差范围，可以把电压互感器的准确度分为0.2级、0.5级、1级和3级，这就是电压互感器的准确度等级。0 R9 Q/ r( ; A( y/ _ 电压互感器在每一准确度等级都有其对应的额定容量，因此同一个电压互感器按照次级负载的大小，可以在不同的准确度等级下工作。例如JDZJ10型电压互感器，在负载功率因数为0.8的情况下，准确度等级为0.5级，其使用容量为50VA；准确度等级为1级，其使用容量为80VA；3级时为200VA。如果不考虑准确度等级，只满足允许发热条件，它的最大容量为400VA。0 dO0 R2 K7 Z; A电压互感器故障处理1 电压互感器二次熔丝熔断当互感器二次熔丝熔断时，会出现下列现象：有预告音响；“电压回路断线”光字牌会亮；电压表、有功和无功功率表的指示值会降低或到零；故障相的绝缘监视表计的电压会降低或到零；“备用电源消失”光字牌会亮；在变压器、发电机严重过流时，互感器熔丝熔断，低压过流保护可能误动1。处理方法：首先根据现象判断是什么设备的互感器发生故障，退出可能误动的保护装置。如低电压保护、备用电源自投装置、发电机强行励磁装置、低压过流保护等。然后判断是互感器二次熔丝的哪一相熔断，在互感器二次熔丝上下端，用万用表分别测量两相之间二次电压是否都为100 V。如果上端是100 V，下端没有100 V，则是二次熔丝熔断，通过对两相之间上下端交叉测量判断是哪一相熔丝熔断，进行更换。如果测量熔丝上端电压没有100 V，有可能是互感器隔离开关辅助接点接触不良或一次熔丝熔断，通过对互感器隔离开关辅助接点两相之间，上下端交叉测量判断是互感器隔离开关辅助接点接触不良还是互感器一次熔丝熔断。如果是互感器隔离开关辅助接点接触不良，进行调整处理。如果是互感器一次熔丝熔断，则拉开互感器隔离开关进行更换。2 电压互感器一次熔断器熔断故障现象与二次熔丝熔断一样，但有可能发“接地”光字牌。因为互感器一相一次熔断器熔断时，在开口三角处电压有33V，而开口三角处电压整定值为30 V，所以会发“接地”光字处理方法，与二次熔丝熔断一样。要注意互感器一次熔断器座在装上高压熔断器后，弹片是否有松动现象。3 电压互感器击穿熔断器熔断凡采用B相接地的互感器二次侧中性点都有一个击穿互感器的击穿熔断器，熔断器的主要作用是：在B相二次熔丝熔断的时候，即使高压窜入低压，仍能使击穿熔丝熔断而使互感器二次有保护接地，保护人身和设备的安全，其击穿熔断器电压约500 V。故障现象与互感器二次熔丝熔断一样，此时更换B相二次熔丝，一换上好的熔丝就会熔断。不要盲目将熔丝容量加大，要查清原因，是否互感器击穿熔丝已熔断。只有将击穿熔丝更换了，B相二次熔丝才能够换上。互感器 一、二次熔断器熔断及击穿熔断器熔断，在现象上基本一致，查找时一般是先查二次熔断器及辅助接点，再查一次熔断器，最后查击穿熔断器、互感器内部是否故障，如果发电机在开机时，发电机互感器一次熔断器经常熔断又找不出原因，则有可能是由互感器铁磁谐振引起。电工之家4 电压互感器冒烟损坏电压互感器冒烟损坏本体会冒烟，并有较浓的臭味；绝缘监视表计的电压有可能会降低，电压表，有功、无功功率表的指示有可能降低，发电机互感器冒烟，可能有“定子接地”光字牌亮，母线互感器冒烟，可能有“电压回路断线”，“备用电源消失”等光字牌亮。处理方法：如果在互感器冒烟前一次熔断器从未熔断，而二次熔断器多次熔断，且冒烟不严重无一次绝缘损伤象征，在冒烟时一次熔断器也未熔断，则应判断为互感器二次绕组间短路引起冒烟，在二次绕组冒烟而没有影响到一次绝缘损坏之前，立即退出有关保护、自动装置，取下二次熔断器，拉开一次隔离开关，停用互感器。对充油式互感器，如果在冒烟时，又伴随着较浓臭味，互感器内部有不正常的噪声；绕组与外壳或引线与外壳之间有火花放电；冒烟前一次熔断器熔断23次等现象之一时，应判断为一次侧绝缘损伤而冒烟。如是发电机互感器冒烟，则应立即用解列发电机的方法，如是母线互感器则用停母线的方法停用互感器。此时，决不能用拉开隔离开关的方法停用互感器。电工之家5 单相接地故障现象：故障相电压降低或为零，其他两相相电压升高或上升到线电压。接地相的判别方法为：（1） 如果一相电压指示到零，另两相为线电压，则为零的相即为接地相。（2） 如果一相电压指示较低，另两相较高，则较低的相即为接地相。（3） 如果一相电压接近线电压，另两相电压相等且这两相电压较低时，判别原则是“电压高，下相糟”，即按A、B、C 相序，哪一相电压高，则其下相可能接地。适用于系统接地但未断线的故障，记下故障象征就可以避免检修人员盲目查线。6 铁磁谐振电工之家所谓铁磁谐振就是由于铁心饱和而引起的一种跃变过程，系统中发生的铁磁谐振分为并联铁磁谐振和串联铁磁谐振1，2。激发谐振的情况有：电源对只带互感器的空母线突然合闸，单相接地；合闸时，开关三相不同期。所以谐振的产生是在进行操作或系统发生故障时出现。中性点不接地系统中，互感器的非线性电感往往与该系统的对地电容构成铁磁谐振，使系统中性点位移产生零序电压，从而使接互感器的一相对地产生过电压，这时发出接地信号，很容易将这种虚幻接地误判别为单相接地。在合空母线或切除部分线路或单相接地故障消失时，也有可能激发铁磁谐振。此时，中性点电压（零序电压）可能是基波（50 Hz）、也可能是分频（25 Hz）或高频（100150 Hz）。经常发生的是基波谐振和分频谐振。根据运行经验，当电源向只带互感器的空母线突然合闸时易产生基波谐振；当发生单相接地时，两相电压瞬时升高，三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，易产生分频谐振。从技术上考虑，为了消除铁磁谐振，可以采取以下措施：选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器；在同一个10 kV配电系统中，应尽量减少电压互感器的台数；在三相电压互感器一次侧中性点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻；在母线上接入一定大小的电容器，使容抗与感抗的比值小于001，避免谐振；系统中性点装设消弧线圈；采用自动调谐原理的接地补偿装置，通过过补、全补和欠补的运行方式，来较好地解决此类问题。电压互感器熔丝熔断的现象与现场处理方法一、电压互感器二次熔丝熔断当互感器二次熔丝熔断时，会出现下列现象：有预告音响；“电压回路断线”光字牌会亮；电压表、有功和