1、一起 110kV 母线电容式电压互感器二次电压异常分析与处理摘要 本文根据一起 110kV 母线电容式电压互感器出现二次电压偏低的现象，通过试验数据的分析和设备解体检查，找出了故障所在，并提出了预防措施。 关键词：电容式电压互感器；二次电压；异常分析 中图分类号：TM451 文献标识码： A 1 引言 电容式电压互感器（简称 CVT）是电力系统中使用比较广泛的的一种电力设备。它由电容分压器和中间电压电磁单元组成，可兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能。在 110kV及以上的系统中已经逐步取代原有的电磁式电压互感器，成为电力系统中不可缺少的一种设备。 随着电容式电压互
2、感器的广泛使用，运行中也出现了一些问题，主要表现为运行中二次电压异常或预防性试验中电容分压器电容量和介损超标。为深入查找发生缺陷的原因，对有问题的电容式电压互感器进行了试验分析和解体检查，并探究产生故障的原因。 2 故障现象 2012 年 2 月疆南电力公司 110kV 喀什东郊变电站，110kV 母线 B 相电压在电网正常运行条件下，发生故障，二次电压显示为 43V。该电容式电压互感器型号为 TYD110/3-0.02H，生产日期 2001 年 7 月，为了便于进行故障说明和分析，首先给出其电气接线原理图，如图 1： 图 1 电容式电压互感器接线原理图 该电容式电压互感器由高压电容 C1（包
3、含 C11、C12 两个单元） 、中压电容 C2 以及安装在下部油箱中的电磁单元组成，电容器的芯子由若干元件串联组成，其电容量分别为：C11 与 C12 串联后组成 C1 电容量为0.0282F，C2 电容量为 0.06645F，电磁单元中间变压器的一次端 B在 C12 与 C2 的中间抽头处，三个二次绕组的接线端子1a，1n，2a，2n，da，dn 从分压器底部引出到油箱中，通过油箱引出到外部接线端子盒上。 3 电气试验分析 在发现上述异常现象后，首先对相关的二次回路进行了详细检查，测量各节点的电压值，结果发现从二次绕组到接线端子引出的电压就下降了，并非是由二次回路引起，这说明可能是 CVT
4、 内部有局部故障。为了查清 CVT 内部出了什么问题。在将其退出运行后，首先在现场拆掉引线对其做了常规例行试验。检查 CVT 的外观无损伤痕迹及外壳发热现象，检测电磁单元二次出线端对地绝缘、绕组间的绝缘，均大于 10000M，绝缘合格。随后又对其高压电容 C1 和中压电容 C2 的电容量、tan 进行了测量。采用相同的测试方法，试验接线参考制造厂规定的自激法，使用仪器为福建普华 PH2801 全自动抗干扰介损测量仪，部分试验结果如下表1 所示： 表 1 高压电容 C1 、中压电容 C2 与历史数据的比较 故障相 B 相试验数据与设备投运前和上次预防性试验的试验数据相比 C1 基本变化不大，而
5、C2 的电容量和介损却有明显的变化，电容量的初值差达到+7.5%。同时将 B 相电容值与健全相的各电容值也进行了比较。由上表可以看出故障相 B 相 C2 的电容量和介损值与健全相相比变化很大，也与实际二次输出电压低的情况符合。同时把试验数据与相关的规程对比，根据 DL/T596-1996电力设备预防性试验规程规定膜纸复合绝缘的 CVT 电容量偏差不超出额定值的-5%+10%，介损值不超过 0.2%，于是我们怀疑故障相 CVT 二次输出电压低是由于 C2 部分电容元件被击穿使电容量增大，引起的分压比的改变而导致 CVT 二次输出电压的下降。 4 CVT 解体检查 为了防止故障进一步扩大,了解故障
6、的真正原因，安排检修人员更换了该 B 相互感器，并采取了相应对策。为了进一步了解其故障原因，对其进行了解体检查。在吊罩之后也对电容单元进行了试验，与吊罩前相比试验数据基本无变化，说明该故障与 CVT 外罩、试验接线、杂散电容等的影响基本无关。于是，检修人员继续解体检查，结果发现中压电容C2 的 25 片电容元件中最后两层有明显的放电烧伤痕迹，而 C1 的各电容元件完好，这与电容量和介损的测量结果是一致的。由此，可以判定该CVT 二次电压低是由于 C2 的部分电容元件被击穿引起的。解体检查结果如图 2 所示： 图 2 被击穿的电容元件 5 防止对策 由上述分析可知，该 CVT 的中压电容 C2
7、的 25 片电容元件只有两片被击穿，二次电压下降约 8.5% 。在二次电压下降幅度不大时，保护并不会动作，不发生电压回路断线信号，该 CVT 还可以继续运行。但是在长时间运行压力下，不但会引起较大的计量误差，还可能导致更多的电容元件被击穿，从而引起 CVT 的爆炸事故。针对这一缺陷对该厂家同一类型的 CVT 做抽样调查、跟踪记录，并没有发现类似的情况，说明并不是家族性缺陷。为了能够及时发现 CVT 部分电容元件被击穿的缺陷，同时建议用户单位考虑在每相 CVT 的二次电压回路接入保护装置，通过计算三相相电压的不平衡度并与整定值比较，加强监视并及时发出 CVT 异常告警信号。其原理方程式如下： 相电压的最大值， 相电压的最小值 相电压值 6 结束语 电容式电压互感器在电力系统的应用十分广泛。同时由于 CVT 设备的特殊性，目前在线监测和预试工作还有待深入开展。为此，笔者结合实际工作经验，提出以下建议： 生产厂家应加强 CVT 制造过程的控制，重点监控电容元件的选择与安装工艺。 检修试验人员按照相关规程定期开展 CVT 的预防性试验，如发现电容值的变化要认真分析，并根据实际情况必要时缩短试验周期。以便及早发现问题，消除故障隐患。 运行人员应加强对 CVT 二次电压的巡视，监测异常数据并做出综合分析。
