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互感器运行维护及故障处理问题的探讨

文档作者：张珂磊文档来源：新疆额尔齐斯河流域开发工程建设局额河水电有限公司		点击数：	更新时间： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-02-26
作者简介：张珂磊（1969-），男，工程师，从事电气维修工作。
互感器运行维护及故障处理问题的探讨
张珂磊
（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设局额河水电有限公司，新疆阿勒泰836000）
摘要：互感器是电力系统重要设备之一，在各个行业中都有应用，但在运行的过程中由于各种原因引起的故障时
有发生，威胁着电网的安全运行，也造成严重的损失。本文将对互感器出现的故障事例进行分析，总结出相应的故障
处理方法。并采取了相应的措施,使其安全、可靠的发挥作用。
关键词：互感器；发热；预防性试验；氢气
中图分类号：TM45 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2015）05-0039-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.05.013
1 引言
互感器是电力系统中提供测量保护的重要设
备，它将高电压、大电流变为标准的低电压、小电流，
使测量仪表标准化小型化，同时起到电气隔离作用。
本厂（额河水电公司）有多种型号互感器，随着发供
电量的日益增加，故障的发生率也增加了。
2 具体事例
2.1 例1
2014 年04 月08 日，我厂35 kV 变电所发生一
起母线电压互感器（型号JDJJ2-35）一次侧三相熔
丝熔断的故障，事发时伴有7 级风及较强雷电，事后
检查，B 相电压互感器一次绕组烧损，中性点有放电
现象，其他两相电压互感器正常，更换B 相电压互
感器及三相高压熔丝后，电压互感器又恢复正常运
行。
2.1.1 事故原因分析
（1）产品质量问题。产品绝缘工艺不过关，使电
压互感器内部放电或发热，导致绝缘老化击穿。
（2）产品老化问题。已使用13 年，设备绝缘性能
下降。
（3）过负荷。变电所刚经过改造，增加了新设备，
二次负荷有所增大，负载电流超过额定值，造成绕组
发热，尤其是在电压高于额定电压情况下，内部发热
更加严重，同时该系统属于中性点非有效接地系统，
一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高
电压时，该相电压互感器更加容易发生烧毁。
（4）过电压。故障发生时有7 级风及较强雷电，
因此不排除过电压烧损设备的可能，正常时，电压互
感器感抗相等。中性点电压为零。当线路因断线、雷
击等原因产生单相接地故障时，接地相对地电压接
近于零。非故障相对地电压上升到姨3 倍，导致中
性点位移对地电压升高，系统的稳定性和对称性遭
到破坏，造成电压互感器烧毁。
2.1.2 事故处理措施
（1）更换新电压互感器。
（2）在电压互感器中性点串接消谐装置，开口三
角处安装阻尼电阻，雷击时，性能良好的消谐器通常
能有效防止电压互感器烧损故障的发生。
（3）二次侧加装3～5 A 的小型空气开关，避免
短路烧毁互感器。
（4）复核二次负载，重新配备高压熔断器。当发
生雷电时，在架空线路上，雷电形成侵入波，由于安
装在电压互感器尾部的消谐装置不能限制入口电容
的冲击电流，此时就靠熔丝本身的抗冲击电流的通
流能力，会先将电压互感器高压熔丝熔断，从而保护
电压互感器的安全。
2.2 事例2
我厂110 kV 开关站电流互感器（型号：
LCWB6---110NW）出厂日期1999 年1 月，2000 年
12 月投入运行，2001~2009 年间，共18 台互感器金
第38 卷第5 期水电站机电技术Vol.38 No.5
2015 年05 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station May.2015 39
属膨胀器油位异常上升，并发生2 台电流互感器金
属膨胀器顶开现象，检验中发现互感器油中所含氢
气超标，其他气体值正常，绝缘均无击穿，无放电现
象。
2.2.1 氢气产生的途径
根据以上现象对油中氢气来源进行了分析，互
感器油中最有可能产生氢气的途径有3 种：
（1）互感器受潮，水分的电解及与铁的化学反应
油中存在水分时，在电场作用下，水分将发生电
解产生氢气（2H2O =
电解
2H2+O2），水分与铁也可发生反
应而产生氢气4H2O（g）+3Fe =
高温
4H2+Fe3O4。
（2）烷烃的裂化反应
绝缘油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成，烷烃
的热稳定性很差，当设备发生故障引起过热或高温
时，烷烃在高温下会发生裂化，转变成小分子烷烃、
不饱和烃及氢。
（3）金属膨胀器。金属膨胀器加工和焊接时吸收
氢气，在运行中释放氢气，同时，金属膨胀器由不锈
钢合金制成，合金中镍是一种加氢和脱氢催化剂，环
烷烃中有一种成分叫环己烷，在电场作用下发生脱
氢反应，1 mol 环己烷可生成3 mol 氢气，1 mol 氢气标
准状态体积是22.4 L，1 mol 环己烷的体积为0.108 L，
氢与环己烷的体积之比为22.4×3/0.108=622 倍，可
见，只要油中存在极少的环己烷，就可能出现氢浓度
高的现象。
2.2.2 事故原因分析
因原因相同，以110 kV 1 号主变电流互感器为
例进行分析。根据氢气产生的原因，对该互感器进行
了多项试验，来查找原因。
（1）排除绝缘受潮的可能性
高低压绕组绝缘均在5 000 MΩ 以上，末屏对
地绝缘2 000 MΩ 以上，主绝缘tgδ 为0.1，绝缘油
击穿电压49 kV，微水测量也基本为零，以上数据均
符合《电气设备预防性试验规程》规定，与初始数据
相比无显著变化，所以绝缘受潮的可能性可以排除。
（2）排除烷烃的裂化反应
当设备发生故障引起过热和高温时，必然会伴
随一些其他气体的产生，如H2、CH4、C2H4、CO、CO2
等，油色谱分析只有氢气含量高，而其他特征气体很
低。随后的直流电阻测试和耐压试验也证实了设备
的完好。
综上所述，大量的互感器单氢超标现象与环己
烷的脱氢反应最为吻合。金属膨胀器是用不锈钢合
金制成，其主要成分是镍，产氢反应具备了条件。
为什么同一批次的互感器有的单氢超标，有的
却不明显，甚至正常，因为环己烷属氢馏分，在油中
分布不均匀，上部最多，中部次之，低部最少，产品注
油时，油罐中底部的油环己烷最少。
2.2.3 事故处理措施
（1）选用环己烷少、闪点高的克拉玛依产45 号
绝缘油。
（2）延长脱气时间，对油罐上部的绝缘油进行脱
气处理。
（3）换油及脱气处理。
（4）严格控制注油速度，杜绝游离气体的存在。
15 台设备在1~2 次的处理后，氢气超标现象逐
年减轻，损坏设备更换为LVB-110W3 型电流互感
器。
3 日常的检修维护
互感器在运行中巡视检查应按规定周期进行，
并按《电力设备预防性试验规程》规定周期进行定期
预防性试验，同时，多种试验进行配合，进一步提高
诊断的有效性和准确性。巡视检查和预防性试验中，
会发现互感器一些异常和缺陷，必须及时处理和消
除，避免事故发生。
3.1 巡视检查中异常处理
3.1.1 电压互感器的故障处理
（1）电压三相指示不平衡：一相降低，另两相正
常，线电压不正常，或伴有声、光信号，可能是保险损
坏。
（2）中性点非有效接地系统中：三相不平衡，可
能是谐振，或受消弧线圈影响。
（3）高压保险多次熔断：内部绝缘损坏，层间和
匝间故障。
（4）中性点接地，电压波动：若有操作是谐振，没
有操作是内绝缘损坏。
（5）电压指示不稳：接地不良，及时检查处理。
（6）电压互感器回路断线：退出保护，检查保险
并更换，检查回路。
（7）电容式电压互感器的二次电压波动：可能是
二次阻尼配合不当。二次电压低，可能接线断或分压
器损坏。二次电压高，可能是分压器损坏。
40 水 电 站 机 电 技 术 第38卷
（8）声音异常：电磁单元电抗器或中间变压器损
坏。
3.1.2 电流互感器的故障处理
（1）电流互感器过热，可能是一次端子内外接头
松动，一次过负荷或二次开路，应立即停运。
（2）互感器产生异音，可能是有电位悬浮、末屏
开路及内部绝缘损坏，二次开路，螺栓松动，应立即
停运。
3.1.3 巡视中互感器应停用的情况
当巡视中发现下列情况之一时，应立即将互感
器停用。
（1）电压互感器高压熔断器连续熔断2～3 次。
（2）互感器有严重放电现象，高压套管严重裂纹、
破损时，浇注绝缘互感器表面裂纹放电时。
（3）互感器内部有严重异音、异味、冒烟或着火。
（4）互感器本体或引线端子严重过热时。
（5）电流互感器末屏开路，二次开路，电压互感
器接地端子N（X）开路，二次短路，不能消除时。
（6）膨胀器永久变形，或压力释放装置冲破或互
感器严重漏油。
（7）电容式电压互感器电容单元出现渗漏油。
3.2 预防性试验缺陷处理
3.2.1 互感器进水受潮
（1）主要表现。绕组绝缘电阻下降，介损超标或
绝缘油指标不合格。
（2）原因分析。产品密封不良，绝缘受潮，以老型
互感器为多，通过全密封改造后可改观。
（3）处理办法。应对互感器进行器身干燥处理，
如判断为轻度受潮，可采用热油循环干燥，如判断为
严重受潮，则需进行真空干燥。对非全密封互感器，
加装金属膨胀器改为全密封。
3.2.2 绝缘油油质不良
（1）主要表现。绝缘油介损超标，含水量大，简化
分析项目不合格，如酸值过高等。
（2）原因分析。劣质油进入系统，或运行维护中
对互感器原油的产地、牌号不明，未做混油试验，盲
目混油。
（3）处理办法。新设备质量问题，返厂处理，通过
试验确认，仅器身表面污染，可换油处理，如严重污
染器身，则应更换器身全部绝缘，必要时更换一次绕
组导体。投运多年老产品，可视情况采用换油处理或
进行油净化处理。
3.2.3 油中溶解气体色谱不良
（1）主要表现。产品在运行中出现氢或甲烷或总
烃单项含量超过注意值。
（2）原因分析。对气体组分含量超过注意值的产
品要作具体分析，对于氢单项超过注意值的与金属
膨胀器除氢处理不够，镍的脱氢反应及内部涂漆工
艺不当有关，当氢含量增长较快时，则应给予注意。
甲烷单项过高，可能是绝缘干燥不彻底或老化所致。
对于总烃含量高的互感器，应分析烃类气体的成分，
进行缺陷类型判断，并通过电气试验进一步确诊。当
出现乙炔时应充分重视，因为它是反映放电故障的
主要指标。
（3）处理办法。视情况补做有关电气试验，如一
次绕组直流电阻测量、高压下介损、局部放电测量等
进一步判断故障性质和确定故障部位。非故障性质，
进行换油处理或脱气处理。悬浮放电或电气接触不
良，原因是电流互感器绕组引线连接螺栓松动或外
部引线接触不良、电压互感器铁芯穿芯螺杆电位悬
浮放电等，可进行相应处理。如确认为绝缘故障，则
必须进行解体检修，必要时返回制造厂处理。
3.2.4 局部放电量超标
产品制造工艺不良、绝缘处理不当等先天性缺
陷引起，也可能与运行中承受过电压、过电流造成绝
缘受损有关，一般应进行解体检修，必要时返厂处
理。如为注油工艺不良，油中存在大量气体，绝缘油
中气泡在电场作用下发生局部放电则可采用现场脱
气处理。
3.2.5 电容式电压互感器介损超标
当电容式电压互感器电容分压器的10 kV 下的
介损超标时，可提高至额定电压下复试，当试验值符
合规程要求时，可继续投运，否则应退出运行。
4 结束语
运行中，互感器不可避免出现各种问题，通过巡
视检查及设备预防性试验，能及时发现异常和缺陷，
本文通过实例阐述了处理这些异常和缺陷方法。
参考文献：
[1]电力行业电厂化学标准化技术委员会.电力用油、气质量、试
验方法及监督管理标准汇编[M].北京：中国电力出版社，2002.
[2]丁国成.互感器原理、试验方法、运行维护及典型缺陷分析
[Z]，2010.
张第5 期 珂磊：互感器运行维护及故障处理问题的探讨 41

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