电压互感器爆裂原因剖析及防范措施培训课件

电压互感器爆裂原因剖析及防范措施培训课件CONTENTS目录01电压互感器概述及重要性02电压互感器爆裂故障现象及案例分析03电压互感器爆裂原因深度剖析04铁磁谐振过电压专题分析CONTENTS目录05电压互感器安全保护措施06电压互感器爆裂防范措施07故障应急处理与案例分享01电压互感器概述及重要性电压互感器的定义与分类电压互感器的定义

电压互感器是电力系统中重要的电力测量和保护设备，主要用于将高电压按比例变换为低电压，以便实现测量、保护和控制等功能。按绝缘方式分类

包括树脂浇注式半绝缘电压互感器，如UNE10-6KV型（国内对应JDZX8-6型），其一次中性点耐受电压为3kV（出厂值），以及油浸式等其他绝缘类型。按工作原理分类

主要有电磁式电压互感器和电容式电压互感器。电磁式电压互感器因电感特性在中性点非有效接地系统中易与线路电容作用产生铁磁谐振；电容式电压互感器对地呈容性，可从根本上消除谐振条件。按安装场景与电压等级分类

常见于6kV、10kV、35kV等电压等级系统，如10kV系统中广泛应用的电磁式电压互感器，以及变电站中不同电压等级的组合配置，用于满足系统测量与保护需求。电压互感器在电力系统中的作用电压测量与监测电压互感器将高电压按比例变换为低电压，为电力系统的电压测量仪表提供标准信号，实现对系统电压的实时监测，确保电压处于正常运行范围。继电保护与自动装置的信号源其二次侧输出的电压信号为继电保护装置和自动控制设备提供准确的电压信息，当系统出现过电压、欠电压等故障时，保护装置能及时动作，保障系统安全。电力系统安全防护的重要环节通过二次侧接地等措施，防止高电压窜入二次设备侧，保护低压设备和工作人员安全，是电力系统安全防护体系的关键组成部分。计量与计费的基础为电力计量装置提供精确的电压数据，是电能计量和电费结算的重要依据，确保电力交易的公平性和准确性。电压互感器爆裂的危害及影响

设备损坏与功能失效电压互感器爆裂会导致本体炸裂、内部绝缘物质喷出，直接造成设备损坏。如6kV系统辅助测量PT发生损坏，会使相关保护不能投运，部分自动功能无法实现。

电力系统安全稳定运行隐患爆裂故障给厂用系统的安全稳定运行带来极大隐患，可能引发系统电压波动、保护误动作，甚至导致更严重的电网事故，影响电力供应的连续性。

人员安全威胁爆裂时高温、绝缘物质喷出及可能的电弧等，对周围运维人员的人身安全构成直接威胁，存在烫伤、触电等风险。

经济损失与运行成本增加设备更换、系统停运检修以及可能造成的其他设备损坏，会产生高额的维修费用和经济损失，同时增加了系统的运行成本。02电压互感器爆裂故障现象及案例分析爆裂故障典型表现形式本体物理损坏故障电压互感器常出现本体炸裂现象，内部绝缘物质伴随高温喷出，如6kV系统辅助测量PT曾发生8台次此类故障。特定部位损坏特征烧毁部位多集中在高压端附近，套管或壳体可见明显裂纹，绝缘材料喷射至二次线及开关柜壳体，如某35kV变电站10kV互感器三次烧毁均呈现此特征。电气回路异常一次侧绕组易发生匝间短路，导致电流迅速增大，高压熔断器熔断，部分案例中出现A相或A、C相同时爆裂的情况。先兆现象与伴随症状故障前常出现系统接地信号，电气设备发出强烈电晕声，部分互感器有刺鼻烧焦味，二次接线柱发黑或二次接线有烧坏痕迹。6kV系统电压互感器爆裂案例

故障现象及影响某6kV系统采用上海华通开关厂电气组合柜，辅助测量PT发生8台次损坏，现象表现为本体炸裂、内部绝缘物质喷出，导致相关保护无法投运，部分自动功能失效，严重威胁厂用系统安全稳定运行。

典型故障设备参数原使用UNE10－6KV型电压互感器（国内对应型号JDZX8－6），树脂浇注式半绝缘结构，一次中性点耐受电压3kV（出厂值），变比6000/3/100/3/100/3，故障编号6IA一8曾出现A相爆裂引发匝间短路。

故障诱因分析该系统带感性负荷较多（如大容量深井泵），IA、IIA段感抗大于容抗，在负荷分配不当及系统电压波动（如深井泵频繁启停）时，易引发铁磁谐振；同时设备存在工艺缺陷，一次侧绕组匝间短路导致电流骤增、铁磁饱和，最终造成绝缘击穿和爆裂。10kV系统电压互感器爆裂案例

01案例一：6kV系统组合柜PT爆裂事故某厂6kV系统采用上海华通开关厂电气组合柜，投运后辅助测量PT发生8台次损坏，现象为本体炸裂、内部绝缘物质喷出，导致相关保护无法投运，厂用系统安全稳定运行受严重威胁。

02案例二：35kV变电站10kVPT烧毁事故某35kV变电站10kV不接地系统，箱式结构，自2009年投运后10kV电压互感器三次烧毁，烧毁部位集中在高压端附近，伴随高温，绝缘材料喷射至二次线及开关柜壳体，故障前系统发接地信号且设备有强烈电晕声。

03案例三：10kV系统多相PT爆裂故障某10kV系统中，JDZX8-6型电压互感器发生A相爆裂、A/C相爆裂等多相故障，引发匝间短路，高压熔断器熔断，故障母线带感性负荷较多，深井泵等大容量设备频繁启停导致系统电压波动，诱发铁磁谐振。故障案例数据统计与分析典型故障现象统计据案例分析，电压互感器爆裂故障主要表现为本体炸裂、内部绝缘物质喷出，部分案例伴随A相或A、C相爆裂，引发匝间短路，导致6kV系统相关保护无法投运，自动功能失效。故障设备型号与运行时长故障设备涉及UNE10-6KV型（国内对应JDZX8-6型）等，某6kV系统8台次辅助测量PT在投运后发生损坏，部分变电站10kV电压互感器在2009年投运后三年内发生三次烧毁事故。故障诱因分布比例统计显示，铁磁谐振过电压是主要诱因（占比约60%），其次为产品质量问题（如绝缘、铁心工艺缺陷，占比25%），二次负荷偏重及运行环境因素（如潮湿、高温）占比约15%。系统类型与故障关联性6～35kV中性点非有效接地系统中，因变压器、PT等设备铁心电感饱和，易激发铁磁谐振，导致过电压和过电流，故障案例中该系统占比超90%，尤以带感性负荷（如深井泵）的母线段多发。03电压互感器爆裂原因深度剖析产品质量问题

绝缘性能不达标制造过程中绝缘材料存在缺陷或工艺不过关，导致绝缘长期处于高温下运行加速老化，易出现击穿现象，引发一次侧绕组匝间短路。

铁心叠片工艺缺陷铁心叠片及绕制工艺不良，可能致使电压互感器发热过量，铁磁迅速饱和从而导致谐振过电压，使绝缘击穿，高压熔断器熔断。

散热设计缺陷部分电压互感器自身散热条件较差，运行中产生的热量无法及时散发，长期积累易造成绝缘损坏、炸裂。

内部结构质量问题产品内部存在匝间放电等质量问题，运行时会发出“啪啪”声响，若未及时处理，将导致互感器损坏，此类故障多因电压互感器质量不合格造成。二次负荷偏重

二次负荷偏重的定义指电压互感器二次侧负载电流的总和超过其额定值，导致内部绕组发热增加的运行状态。

二次负荷偏重的危害在电压高于PT额定电压状况下，PT内部发热更加严重，加速绝缘老化，可能引发过热爆裂；中性点非有效接地系统中，一次侧电压易偏斜，某相高电压时，该相PT更易因热膨胀爆裂。

二次负荷偏重的典型表现可能导致电压互感器温度异常升高，严重时出现本体炸裂、内部绝缘物质喷出故障，致使相关保护不能投运，部分自动功能无法实现。

二次负荷偏重的防范要点严格控制二次侧负载，确保不超过额定值；定期监测二次回路电流，避免因接线不当、设备故障等导致的负荷异常增加。铁磁谐振过电压01产生机理：非线性铁磁特性与参数匹配在6～35kV中性点非有效接地系统中，电压互感器等设备铁心电感的磁路饱和作用是激发铁磁谐振的根本原因。正常时励磁阻抗大，网络接地阻抗呈容性；当系统受扰动（如单相接地故障出现与消失、弧光接地），三相铁芯饱和程度不同导致感抗改变，当电感降低至满足ωL=1/(ωC)条件时，即引发谐振。02主要类型：基波、高次及分次谐波谐振铁磁谐振按频率可分为基波谐振、高次谐波谐振和分次谐波谐振。过电压幅值虽不高，但频率常低于额定频率，导致铁心高度饱和，表现为相对地电压升高、励磁电流过大、低频摆动等现象。03危害表现：设备损坏与系统异常谐振过电压可引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地及不正确接地指示。严重时会诱发保护误动作，导致电压互感器过电流烧毁，甚至本体炸裂、内部绝缘物质喷出，影响系统安全稳定运行。绝缘损坏与老化材料缺陷导致绝缘薄弱制造过程中绝缘材料存在缺陷、铁心叠片及绕制工艺不过关，会使电压互感器长期处于高温运行，加速绝缘老化，易出现击穿，引发一次侧绕组匝间短路，导致电流增大、铁磁饱和及谐振过电压。运行环境加速绝缘劣化在潮湿、高温、高压等恶劣环境下运行，会加速电压互感器材料老化，降低绝缘性能，促使裂纹故障形成，影响设备安全稳定运行。绝缘击穿引发连锁反应绝缘损坏会导致一次绕组对二次绕组或地击穿，产生大电流，使内部绝缘物质受热汽化，在有限空间内体积急速膨胀，压强增加到一定程度时引发爆炸。运行环境因素

恶劣环境加速材料老化电压互感器在潮湿、高温、高压等恶劣环境下运行，可能会加速材料老化，从而导致裂纹故障。

环境温湿度影响绝缘性能潮湿环境会降低电压互感器的绝缘性能，高温则会加剧绝缘材料的热老化，两者共同作用易引发绝缘击穿和爆裂事故。

腐蚀性气体损害设备结构若运行环境中存在腐蚀性气体，会对电压互感器的外壳、绝缘子等部件造成腐蚀，削弱其机械强度和绝缘性能，增加爆裂风险。安装与维护不当

安装操作不规范安装过程中操作不慎或安装方式不当，可能造成互感器受力不均匀，导致绝缘结构受损，为后续故障埋下隐患。

定期检测与维护缺失未按规定定期对电压互感器进行外部和内部检查、绝缘测试等，无法及时发现裂纹、绝缘老化等潜在问题，导致小故障演变为爆裂事故。

密封不良与环境影响设备密封状况不佳，导致潮气、灰尘等侵入，加速绝缘老化；或在潮湿、高温、腐蚀性等恶劣环境下长期运行，未采取有效防护措施，降低设备使用寿命。

检修工艺不达标检修时未严格遵守工艺要求，如真空注油不规范、密封垫安装错误、使用性能不明的耐油胶垫等，可能引入新的故障风险。04铁磁谐振过电压专题分析铁磁谐振产生机理

非线性铁磁特性是核心因素电压互感器具有非线性铁磁特性，正常工作时励磁阻抗大，网络接地阻抗呈容性，三相系统基本平衡。当遭遇扰动，三相铁芯受不同程度激励进入饱和状态，导致各相感抗改变。

铁芯饱和与参数匹配条件随着线路电流增加，电压互感器铁芯逐渐磁饱和，电感值迅速下降。当电感降低至满足ωL=1/(ωC)条件时，便具备谐振条件，产生铁磁谐振过电压。

典型扰动触发因素单相接地故障的出现与消失、单相弧光接地等电网扰动，会使电压互感器铁芯深度饱和，电抗减小，从而激发谐振，这在6～35kV中性点非有效接地系统中尤为常见。铁磁谐振的类型与特点

基波谐振基波谐振是电力系统中常见的铁磁谐振类型，其频率与系统额定频率相同。当系统中的电感与电容参数匹配时，在单相接地故障消失等扰动下易激发，表现为相对地电压升高、励磁电流增大，可能导致电压互感器过热或熔断器熔断。

高次谐波谐振高次谐波谐振的频率为额定频率的整数倍（如3次、5次等），通常在系统存在非线性负载或参数不对称时产生。其过电压幅值可能较高，会对设备绝缘造成冲击，引发绝缘闪络或损坏，尤其对电压互感器的绕组绝缘威胁较大。

分次谐波谐振分次谐波谐振的频率为额定频率的分数倍（如1/3次、1/2次等），多发生于中性点非有效接地系统。该类型谐振过电压频率低，会使电压互感器铁心高度饱和，励磁电流显著增大，可能导致铁心过热、绝缘加速老化，严重时引发互感器本体炸裂。

铁磁谐振的共性特点铁磁谐振的产生与电压互感器铁心的非线性特性密切相关，具有突发性和持续性，可能伴随虚幻接地现象、接地指示不正确等问题。其过电压幅值虽不一定极高，但持续作用会导致设备过热、绝缘损坏，甚至诱发保护误动作，对电力系统安全稳定运行构成严重威胁。铁磁谐振对电压互感器的危害

过电压导致绝缘击穿铁磁谐振产生的过电压虽幅值不高，但频率远低于额定频率，使铁心高度饱和，易引发电压互感器绝缘闪络、击穿，甚至导致本体炸裂。

励磁电流急剧增大谐振时电压互感器励磁电流过大，铁磁迅速饱和，一次侧绕组可能发生匝间短路，电流迅速增大，导致高压熔断器熔断，严重时烧毁互感器。

引发保护误动作铁磁谐振会产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象和不正确的接地指示，可能诱发保护误动作，影响电力系统的安全稳定运行。

设备损坏连锁反应谐振过电压可能导致避雷器炸裂、变压器及断路器套管闪络，在6～35kV中性点非有效接地系统中，曾发生因铁磁谐振导致多台电压互感器爆裂的案例。05电压互感器安全保护措施外壳接地保护外壳接地的核心作用外壳接地旨在防止地电位升高，避免损坏二次绝缘甚至引发重大事故，是保障设备和人员安全的关键措施。标准接地方式电压互感器的外壳通常通过底座引下的两根接地线，分别接在接地网的不同位置，以确保接地的可靠性。接地实施要点接地连接应牢固可靠，接地线截面积需符合相关规范要求，定期检查接地电阻值，确保其处于合格范围。一次侧与二次侧保护装置一次侧保护装置配置原则35kV及以下电压互感器一次侧应装设高压熔断器，当互感器内部故障时自动熔断以保护本体；110kV及以上电压互感器因制造和配电装置可靠性要求，通常不装设高压熔断器。二次侧保护装置关键要求二次侧需装设自动空气开关或熔断器，应满足负荷时不动作、短路时快速响应、动作后发出预告信号的要求，剩余电压绕组和中性线上不应装设此类保护设备。一次侧隔离开关的功能一次侧配备隔离开关，便于检修时安全断电，同时在故障发生时能迅速切断电源，提升设备运维安全性。保护设备类型选择快速熔断器结构简单、满足选择性和快速性要求，通过继保回路实现报警；自动空气开关可同时切除三相避免缺相运行，并能切断继保正电源防止误动，目前二次回路多采用自动空气开关以提高可靠性。二次回路接地方式中性点接地方式适用于三台单相电压互感器星接，接线简单且功能齐全。在110～500kV的变电站中，推荐选用中性点接地，各电压等级的电压互感器应统一采用一种接地方式。B相接地方式主要用于小电流接地系统中的两台单相电压互感器Vv接线。在采用线电压同步的场合能简化同步回路的接线，但无法测量相电压，且不能接入绝缘监视仪表，目前已明确要求取消单一的B相接地方式。二次接地核心要求电压互感器二次侧必须且仅能有一个接地点。若存在两点接地，系统接地故障时会产生压降，影响二次电压和保护动作的准确性。特殊情况处理若电压互感器距离保护室较远，且站内一次系统发生单相接地短路时，主控室与电压互感器安装处的电位差较大，应在配电装置的电压互感器二次绕组中性点处加装放电间隙或避雷器。06电压互感器爆裂防范措施产品质量控制与选型

原材料与工艺质量把控加强材料质量检验，防止因材料缺陷导致应力集中引发裂纹故障。制造过程中应严格按照设计要求，确保绝缘、铁心叠片及绕制工艺过关，避免因工艺问题导致绝缘加速老化或击穿。

励磁特性优良产品选用选用励磁特性优良的电压互感器，如抗谐振电压互感器，其启始饱和电压应高于1.5Ue，在一般过电压情况下不会进入饱和区，从而避免参数匹配引发的铁磁谐振。

电容式电压互感器的应用在中性点非有效接地系统中，可考虑更换为电容式电压互感器，因其对地呈现容性，从根本上消除铁磁谐振的条件，有效防止谐振过电压导致的爆裂事故。

产品验收与资质审查新设备投运前需严格进行验收，检查产品是否符合相关标准，具有合格的出厂试验报告和资质证明，杜绝质量不合格产品进入系统。铁磁谐振消除方法

选用励磁特性优良的电压互感器选择抗谐振电压互感器，其伏安特性优异，启始饱和电压高于1.5Ue，在一般过电压情况下不会进入饱和区，避免参数匹配引发的谐振。

更换为电容式电压互感器电容式电压互感器对地呈现容性，从根本上消除了铁磁谐振的条件，有效防止铁磁谐振现象的发生。

一次中性点加装消谐电阻或消谐器在Y0接线的电压互感器一次中性点接入消谐电阻R0，可限制绕组中的电流，抑制断续弧光接地时的高幅值电流，改善伏安特性，抑制谐振。在10kV系统中，阻尼电阻可选取30～50kΩ范围。

加强线路维护与检修增加10kV线路巡视次数，提高巡视质量，及时发现并消除各类故障隐患，提升线路健康水平，降低线路发生单相接地故障的概率，从而减少铁磁谐振的激发因素。定期检测与维护保养

外部与内部定期检查定期对电压互感器进行外部和内部的检查，重点关注绝缘子或外壳是否出现裂纹，运行时有无异常噪音，温度是否异常升高，及时发现并处理裂纹等潜在故障。

绝缘性能与油质检测加强油质管理，严格执行有关标准，对运行中油进行检测。新安装和大修后的变压器应按规定进行抽真空、真空注油和热油循环，确保绝缘性能良好，防止绝缘老化导致故障。

关键部件维护与更换定期对电压互感器进行维护保养，及时更换老化的零部件，如运行超过15年的变压器储油柜胶囊和隔膜应更换，确保设备处于良好运行状态，延长使用寿命，减少故障发生。

运行环境控制与管理加强对10kV电压互感器运行环境的管理和控制，避免在潮湿、高温、高压等恶劣环境下运行，在潮湿环境中应加强绝缘保护，防止环境因素加速设备老化和裂纹故障的形成。运行环境优化温湿度控制保持电压互感器运行环境温度在-5℃~40℃，相对湿度≤85%，避免高温、高湿加速绝缘老化，防止低温导致设备材质脆化。污秽等级适配根据GB/T5582划分的污秽等级，选用对应爬电比距的绝缘