电压互感器毕业论文

1、1 广西电力职业技术学院电力工程系 供用电技术专业供用电技术专业毕业论文毕业论文 题题目目电压互感器电压互感器 班班级级xxxxxx 学学号号xxxxxx 学生姓名学生姓名xxxxxx 指导教师指导教师xxxxxx 20112011 年年 1010 月月 0606 日日 2 目目 录录 前 言.3 第一章电压互感器基本概念.3 1.1 电压互感器定义.3 1.2 铭牌标志.4 1.3 电压互感器的作用.4 1.4 常用电压互感器实图.5 1.5 电压互感器的分类.6 1.6 电压互感器的工作原理.6 1.7 施工、安装要点.7 1.7.1 施工注意. 7 17.2 电压互感器的接线方式. 7

2、第二章电压互感器相关知识.10 2.1 电压互感器与变压器的区别.10 2.2 电压互感器和电流互感器区别.10 2.3 常见异常.11 2.4 电压互感器的使用及其故障.11 2.4.1 电压互感器的使用.11 2.4.2 电压互感器的保护. 12 2.4.3 电压互感器故障处理. 13 2.4.4 电压互感器的故障排除案例. 16 参考资料.22 致谢.22 3 前前 言言 电力现在被人们广泛的使用，电能已成了人们使用最为普遍的能源了，电能也 是一个国家的综合国力和发展水平的一个重要的标志。 保证电能的供应稳定关系 到人们的正常生活生产的进行,国家经济的运行和国家电网电气设备的安全都有 重

3、要的意义。随着我国电力事业的蓬勃发展，电力设备国产化进程的加大，电力 系统对电力设备的要求也越来越严格。 电压互感器是电力系统中取得计量与保护用电压信号的重要设备。 第一章第一章电压互感器基本概念电压互感器基本概念 1.1 电压互感器定义电压互感器定义 电力现在被人们广泛的使用,电能已成了人们使用最为普遍的能源了,电能也 是一个国家的综合国力和发展水平的一个重要的标志。而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。 电压互感器是一个带铁心的变压器。 它主要由一、 二次线圈、 铁心和绝缘组成。 当在

4、一次绕组上施加一个电压 u1 时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感 应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压 u2。改变一次或二次绕组的匝数， 可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压 互感器将高电压按比例转换成低电压，即 100v，电压互感器一次侧接在一次系 统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用 广泛） ，另有非电磁式的，如电子式、光电式。 4 1.2 铭牌标志铭牌标志 电压互感器型号由以下几部分组成，各部分字母，符号表示内容： 第一个字母：j电压互感器； 第二个字母：d单相；s三相 第三个字母：j油浸；z浇注； 第四个字母：

5、数字电压等级(kv)。 例如：jdj-10 表示单相油浸电压互感器，额定电压 10kv。 额定一次电压，作为互感器性能基准的一次电压值。 额定二次电压，作为互感器性能基准的二次电压值。额定变比，额定一次电压 与额定二次电压之比。 准确级，由互感器系统定的等级，其误差在规定使用条件下应在规定的限值之 内负荷，二次回路的阻抗，通常以视在功率(va)表示。额定负荷，确定互感器准 确级可依据的负荷值。 1.3 电压互感器的作用电压互感器的作用 电压互感器是把高电压按比例关系变换成 100v 或更低等级的标准二次电压， 供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作 人员隔离。电

6、压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构 关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流 的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电 流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感 器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。简单的说就是“检测元件”。 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， 5 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

7、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。 1.4 常用电压互感器实图常用电压互感器实图 6 1.5 电压互感器的分类电压互感器的分类 1.按安装地点可分为户内式和户外式。35kv 及以下多制成户内式；35kv 以上 则制成户外式。 2.按相数可分为单相和三相式，35kv 及以上不能制成三相式。 3.按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器，三绕组电压互感器除一次侧 和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，供接地保护用。 4.按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式，干式浸

8、绝缘胶电压互感 器结构简单、无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于 6kv 以下的户内 式装置；浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便，适用于 3kv35kv 户内式配 电装置； 油浸式电压互感器绝缘性能较好， 可用于 10kv 以上的户外式配电装置； 充气式电压互感器用于 sf6 全封闭电器中。 5.此外，还有电容式电压互感器，电容式电压互感器实际上是一个单相电容分 压管，由若干个相同的电容器串联组成，接在高压相线与地面之间，它广泛用于 110kv330kv 的中性点直接接地的电网中。 1.6 电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理 电压互感器工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副

9、绕组。特点 是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。 7 电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线 圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损 毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。 测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电 力系统的线电压） ，可以单相使用，也可以用两台接成 v-v 形作三相使用。实验 室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接 地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接 成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的

10、电压线圈联接。 正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和 为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序 电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。 线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此，这种三相电压 互感器采用旁轭式铁心（10kv 及以下时）或采用三台单相电压互感器。对于这 种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性（即当原边 电压增加时，铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏） 。 1.7 施工、安装要点施工、安装要点 1.7.1 施工注意施工注意 1、副边绕组连同铁心必须可靠接地。 2、副边绝对不容许

11、短路。 17.2 电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式 电压互感器的接地方式通常有三种： 一次侧中性点接地 二次侧线圈接地 互感器铁芯接地 三种接地的作用不尽相同，如下： 8 1.一次侧中性点接地 由三只单相电压互感器组成星形接线时，其一次侧中性点必须接地，因为电压 互感器在系统中不仅有电压测量，而且还起继电保护的作用。如下图所示。 当系统中发生单相接地时，系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接 地， 那么一次侧就没有零序电流通路，二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应 出零序电压，继电器 kv 就不会动作，发不出接地信号。 由两只单相电压互感器组成的 v-v 形接线时，其一次侧是不允

12、许接地的，因 为这相当于系统的一相直接接地。而应在二次中性点接地，如下图所示。 2.二次侧接地 电压互感器二次侧要有一个接地点，这主要是出于安全上的考虑。当一次、二 次侧绕组间的绝缘被高压击穿时，一次侧的高压会窜到二次侧，有了二次侧的接 地，能确保人员和设备的安全。另外，通过接地，可以给绝缘监视装置提供相电 压。 二次侧的接地方式通常有中性点接地和 v 相接地两种，如下图所示 9 采用 v 相接地时，中性点不能再直接接地。为了避免一、二次绕组间绝缘击 穿后，一次侧高压窜入二次侧，故在二次侧中性点通过一个保护间隙接地。当高 压窜入二次侧时，间隙击穿接地，v 相绕组被短接，该相熔断器会熔断，起到保

13、 护作用。 二次侧接地点按规程规定，均应选在主控室保护屏经端子排接地，而在配电装 置处只设置试验检修时的安全接地点。 3.铁心接地 在电压互感器外壳上有一个接地桩头，这是铁心和外壳的接地点，起安全保护 作用。 10 第二章第二章电压互感器相关知识电压互感器相关知识 2.1 电压互感器与变压器的区别电压互感器与变压器的区别 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

14、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。 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。 2.2 电压互感器和电流互感器区别电压互感器和电流互感器区别 电压互感器和电流互感器主要区别是

15、正常运行时工作状态很不相同，表现为： 1.电流互感器二次可以短路，但不得开路；电压互感器二次可以开路，但不得 短路； 2.相对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可 以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大，以至可以认 11 为是一个内阻无穷大的电流源。 3.电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时磁通密度下降；电流 互感器正常工作时磁通密度很低，而短路时由于一次侧短路电流变得很大，使磁 通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值. 2.3 常见异常常见异常 1.三相电压指示不平衡：一相降低（可为零） ，另两相正常，线电压不正常， 或伴有声、光信号

16、，可能是互感器高压或低压熔断器熔断； 2.中性点非有效接地系统，三相电压指示不平衡：一相降低（可为零） ，另两 相升高（可达线电压）或指针摆动，可能是单相接地故障或基频谐振，如三相电 压同时升高，并超过线电压（指针可摆到头） ，则可能是分频或高频谐振； 3.高压熔断器多次熔断，可能是内部绝缘严重损坏，如绕组层间或匝间短路故 障； 4.中性点有效接地系统，母线倒闸操作时，出现相电压升高并以低频摆动，一 般为串联谐振现象；若无任何操作，突然出现相电压异常升高或降低，则可能是 互感器内部绝缘损坏，如绝缘支架绕、绕组层间或匝间短路故障； 5.中性点有效接地系统，电压互感器投运时出现电压表指示不稳定，可

17、能是高 压绕组 n（x）端接地接触不良。 2.4 电压互感器的使用及其故障电压互感器的使用及其故障 2.4.1 电压互感器的使用电压互感器的使用 电压互感器在使用中相位正确非常关键，这就要求接线极性一定要对应，一旦 12 引出端子用错，造成极性用反将会使电压相位变化 180，因而一般其一次、二 次侧都会标出极性。电压互感器在运行中一定要保证二次侧不能短路，因为 其在运行时是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状 态，二次侧仅有很小的负载电流。若二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大 的短路电流，巨大的发热会将互感器烧坏，甚至导致发生设备爆炸事故。 1电压互感器在投入运行前要

18、按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测 极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。 2电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组 应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极 性的正确性。 3 接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷 不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。 4电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路 短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可 以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下， 一次侧也应装设

19、熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一 次系统的安全。 5为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必 须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表 和继电器出现高电压危及人身安全。 2.4.2 电压互感器的保护电压互感器的保护 在运行中为了达到对电压互感器的良好保护，可以采取以下措施： 1. 二次侧熔断器是保证电压互感器安全运行的可靠措施，必须选择适当的熔 断器，并加装闭锁装置。 2.为避免开口三角绕组两端在电压不平衡的情况下，长时间存在较高电压。在 开口三角绕组两端加装并联电阻，并联电阻在开口三角感应出零序电压时，使零 13 序电

20、流得以流通，对高压线圈产生去磁作用，从而也能抑制谐振。 3. 在绝缘监察装置回路中，为了使绝缘监察继电器和电压表能正确反映电网 的接地故障，还必须注意与电压互感器以及结构等有关的问题。即为了反映每相 对地电压，电压互感器高压侧的每相绕组必须接在相与地之间，高压绕组必须呈 星形接地，而且还要有中性点接地，同时，电压互感器的低压侧两绕组也必须有 一点接地。 4. 在 10 kv 以下配电网络中，电源侧的中性点是不直接接地的，电压互感器 的中性点接地。因此由于系统操作，开关合闸不同期及单相接地等原因，常常出 现过电压，引起电压互感器高压熔丝熔断、冒烟甚至烧毁。因此必须选用伏安特 性比较好的电压互感器

21、或在中性点加装阻尼电阻。 5.对于电容式电压互感器，有一个末屏点，也就是一次线圈的非极性端。在运 行中末屏可以采取两种方式：一种是末屏直接接地，这样在雷击或者振荡等情况 下，一次侧若出现过电压可以有效防止烧毁；如果末屏不直接接地，那么必须在 末屏和地之间设击穿间隙，这样在出现过电压时能够通过间隙放电而释放。 2.4.3 电压互感器故障处理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

22、机 严重过流时，互感器熔丝熔断，低压过流保护可能误动。 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 100v。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 14 熔丝熔断，进行更换。如果测量熔丝上端电压没有 100v，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

23、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 30v， 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

24、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 500v。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

25、振引起。 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 15 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

26、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。 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

27、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 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。激发谐振的情况有： 16 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

28、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 （50hz） 、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 10kv 配电系统中，应尽量减少电 压互感器的台数；

29、 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。 2.4.4 电压互感器的故障排除案例电压互感器的故障排除案例 1. 电磁式电压互感器铁磁谐振引起的事故 某厂自备发电机（l0kv、1.5mw）与系统并网运行，三次发生电压互感器一 次侧熔断器熔丝熔断事件，其中两次为 a 相熔断，一次为 b 相熔断。熔断器熔 断使电压互感器开口三角形绝缘监察继电器动作，接地光字牌、断线

30、光字牌亮， 同时引起低电压减载保护、低频率保护动作，使两台变压器断路器和母联断路器 跳闸。 在退出保护拉出电压互感器柜小车之后换上熔断器， 一切恢复正常。 110kv 变电所停电、约 3h 后恢复送电，送电时又发生电铃报警，同时中央控制屏系统 接地、系统断线光字牌亮，以及公共设备继电器屏低压减载保护、低频率保护动 17 作发出信号。立即到高压室检查，开门即闻到胶木、绝缘漆糊味，同时从进线电 压互感器柜发出“嘶嘶”燃烧声和间断电弧光。随即联系 110kv 变电所停电。 全厂停产 12h， 检查后发现进线电源电压互感器柜 a 相严重烧毁， 陶瓷骨架爆裂。 四次事故情况类似，说明存在共性问题。发生第

31、四次事故后，分析有以下四 种可能： (1）电磁式电压互感器励磁特性不良。 (2）室内潮湿引起电压互感器绝缘击穿、匝间短路。 (3）电压互感器二次侧负荷过大或短路。 (4）电磁式电压互感器引起铁磁谐振过电压。 经过一系列认真试验，电压互感器本身不存在质量问题。经过计算，电压互 感器二次侧负荷并未超过额定容量，同时也判断二次回路无短路点。由此推测最 大可能是铁磁谐振引起的。但铁磁谐振存在很大随机性，很难明确判断。于是先 恢复生产，进一步观察、分析。 此后一段时间操作人员时常反映拉出电压互感器柜检查时，发现某一相或两 相一次侧熔断器温很高（一次侧熔断器阻值约 100左右，电流大时发热严重） ， 推测

32、电压互威器一次电流较大，仍存在隐患。要求值班人员监视系统电压和绝缘 监察装置。后又发现发电机频率曾在短时间内（约持续 5min）达到表盘最大值 （55hz) ，绝缘监视三相相电压均达到 8500v，远远高于正常值。在此期间发电 机与系统并网进行，转速稳定，励磁电流稳定。与上级供电单位 110kv 变电所 联系，得知大系统未出现异常。 根据上述一系列的情况，经仔细分析，推断为电磁式电压互感器引起铁磁谐 振过电压所致。 由于该厂自备电站共有发电机、进线电源、段和母线四个电压互感器柜， 与 110kv 变电所所有电压互感器相并联，其并联电感与导线对地电容组成一个 接近谐振回路。当系统突然送电或避雷器

33、对地放电时，有可能满足谐振条件而出 现谐振过电压。 如果谐振时间较短， 会使电压互感器一次侧熔断器发热甚至熔断； 如果谐振自保持时间较长，则可能会使电压互感器燃烧爆炸。 该厂在主控室装设了两台微型电脑多功能消谐装置。该装置能在电网谐振时 使零序回路短接，而向电网施加阻尼达到消谐目的。谐振消除后自动复位。装设 消谐装置后，该厂未再出现类似故障。 18 2. 电压互感器烧毁故障 新建的 35kv 变电所有两段 10kv 母线，每段都装有由三台电压互感器组成 的电压互感器组。将 10kv 母线分段投入试运行时，遇到了一些奇怪现象：第 段母线送电后，该段母线上的电压互感器二次侧电压值很不平衡，而且开口

34、三角 处出现很高的电压。立即停电对 10kv 母线及电压互感器等作了全面的检查和测 试，没有发现任何问题。再次投入运行时，三相电压仍然很不平衡，而且使该组 互感器中的两相很快烧损。于是换上不同厂家生产的、经全面试验合格的互感器 进行几次试投，但二次侧电压值有时正常，有时又不正常，而且每次投人的电压 数值也不相同，并伴有接地信号。 这种现象实际上就是供电系统中偶然发生的铁磁谐振。当供电线路各相对地 电容形成的容抗与线路上， 所接入的电压互感器各相的综合感抗数值相近或相等 时；就发生铁磁谐振。因为在 10kv 母线段试送电时，各相的容抗 xc较大。单 组电压互感器的各相的感抗 xl值也较大，两者数

35、值接近。 出现各相电压不平衡，而且每次投入时电压数值又不断变化，由于各相母线 对地的相对位置不同，所以各相对地电容的大小有差异；另外每次投人电压互感 器时， 各相的接触电阻以及同期性都随手车推人的速度、 力量大小的变化而变化， 所以引起的各相谐振程度也就不一样。 各相电压在铁磁谐振时的严重不平衡，使电压互感器组二次侧开口三角处感 应出很高的电压。 铁磁谐振对供电系统的危害是很大的。它可引起供电系统中供电线路三相、 两相或单相对地电压升高，使电气设备或线路中的绝缘薄弱点被击穿，造成接地 或短路从而引起大面积停电事故。它也可能使变压器、断路器的套管发生闪络和 损坏，或避雷器爆炸等。 改进措施 可以

36、采取改变供电系统中一些电气参数，以破坏产生谐振条件的办法。如可 在电压互感器的开口三角处并接 3060、500w 左右的阻尼电阻；或在电压互 感器高压侧的中性点到地之间串接一只 9k、150w 的电阻，用以削弱或消除引 起系统谐振的高次谐波。当系统中只有一组电压互感器投入时，可投入部分备用 19 线路，以增加分布电容值来防止谐振的发生。 3. 电压互感器缺少接地线造成的事故 某厂 2 号发电机投入运行后，曾多次出现非金属性接地故障，接地信号有时 持续一段时间，有时一瞬间就消除了。对 2 号发电机一次设备和电压互感器一、 二次熔断器检查，未发现接地点和出现接地信号的原因。给运行人员交代要加强 监

37、视，发电机定子可能存在故障隐患。 这种现象随机出现， 原因不明。 因在小接地短路电流系统中发生单相接地时， 相间电压保持不变，因此规程规定可允许短时（2h）运行不切除故障设备。特别 是当发生间歇性电弧接地时，未接地相的对地电压升高到相电压，对系统安全威 胁很大，可在绝缘薄弱处引起另一相对地击穿，发展成为两相接地短路，甚至烧 坏发电机定子铁芯。 为了尽快查明故障原因，将绝缘监视用电压互感器一次侧（高压侧）熔断器 断开两相，用万用表测二次开口三角形绕组两端电压。当测试人员手笔靠近电压 互感器的铁芯时，在还有一定距离的情况下就被电击，这说明互感器铁芯带有高 压，已将铁芯与表笔间的空气间隙击穿。为此，

38、对电压互感器做停电检查，发现 生产厂家将电压互感器一次侧中性点接地改为接至铁芯后再经铁芯接地， 而实际 上铁芯对地又是绝缘的，即中性点未接地。当电压互感器高压一相投入时，铁芯 对地带有一相电压，在万用表表笔靠近时，当然会使一定距离的空气隙击穿，使 测量人员被电击。 4. 电压互感器励磁特性不一样引起的故障 10kv 为中性点不接地系统，供测量及监视用的 3 台电压互感器，开口三角 接法。3 台电压互感器，生产厂和型号均不一致：a 相为宁波产品，b 相为上海 产品，c 相为大连产品。对这三只电压互感器在安装前作直流电阻测量、变比试 验、极性试验及绝缘试验，合格后投入试运行，但系统出现 c 相接地

39、信号。 从二次电压值分析，似系统确有接地之处。对 c 相进行绝缘测量，绝缘电 阻为二，加 30kv 交流电压进行耐压试验，没有击穿。当系统恢复供电，用一 只电压互感器测量，测得各相对地电压值分别为 8700v , 8700v , 90ov 。可见 一次系统各相对地电压不一致。 20 对二次电压进行测量，结果见表 1。 表表 1二次电压测量值二次电压测量值单位：v uanubnucnuabubcucaucb 86861296969696 出现三相对地电压不一致的因素可能有三个方面： (1）各相对地的绝缘电阻 rr实测为，因此不影响各相对地的电压。 (2）各相对地电容的容抗 xc：断开 3 只电压

40、互感器的一次侧中性点，再测各 相对地电压均为 5600v，说明各相的对地电容相近，不影响相对地的电压。 (3）各相电压互感器的激磁阻抗 zm：将三只电压互感器的一次接成星形，但 不接地，测二次侧输出电压，如表 2 所示，可知 3 只电压互感器的激磁阻抗 zm 不一致，使中性点电位产生了偏移，其二次侧开口三角的输出电压 ub已能使绝 缘监视的电压继电器动作发出信号。 表表 2不接地系统二次电压测量值不接地系统二次电压测量值单位：v uanubnucnuabubcucaucb 57.7634597979733 试投运时，c 相电压较中性点不接地时低得多，是因该相电压互感器与系统 的对地电容发生谐振

41、而引起的。将中性点经 10k的电阻接地，则与不接地时的 电压就相近了。 改进措施改进措施 对 3 只电压互感器作励磁特性测试，其曲线如图 5-1 所示。从图 1 可看出 3 只电压互感器的励磁阻抗 zm，相差十分大，且随电压的变化而变化。鉴于电压 互感器存在问题，把宁波和大连产品换成 2 只与上海产品同型号的电压互感器， 并再作励磁特性曲线试验，结果如图 2 所示。与图 2 中的上海产品曲线相比，基 本一致，投运后一切正常。 5. 电压互感器二次中性线未引出造成的故障 10kv 侧电压互感器装有一只电压回路断线监察继电器，该继电器的原理接 线如图 3 所示，继电器内有一只具有五个绕组的中间变压

42、器 t。当电网正常运行 21 或发生相间短路故障时，中间变压器 t 的绕组 w2、w3、w4上只有正序和负序 电压，此时 t 的磁导体内的合成磁通为零；当电网发生接地故障或电压互感器 高压熔丝熔断时， 电压互感器开口三角形侧出现的零序电压 3u0将作用于 w1上， 与作用于 w2、w3、w4上的零序电压 u0产生的磁通互相抵消，合成磁能仍为零， 所以 w5上没有感应电势，执行元件 km 不动作。只有电压二次回路一相或两相 断线时，变压器 t 磁导体内的磁通不平衡，在绕组 w5上产生的感应电势，使执 行元件 km 动作。 该监察继电器在运行中发出信号，但检测三相线电压是平衡的，后来在继电 器上测

43、量 a、b、c 三相对中性点的电压，发现 b 相电压为 49v，而 a、c 相的 电压为 68v。从测得的数据发现有中性点位移现象，但测开口三角形无输出。在 该继电器上将中性点的进线断开后，测量 a、b、c 三相对该继电器中性点的电 压是平衡的，而对中性点进线的电压分别为 100v、 0v、100v，至此即可判断 出继电器的三相线圈正常，而问题在中性点进线上。将电压互感器停电检查，发 现电压互感器二次侧中性点未接到端子排， 也就是说引入继电器中性点的是一根 很长的悬空线，且该线的绝缘已相当低（用 250v 兆欧表已测不出对地绝缘） 。 将电压互感器中性点引出接至端子排后，断线信号即消失。 图 3 监察继电器原理接线图图 4 错误接线图 改进措施 如图 4