电容式电压互感器二次电压异常浅析

电容式电压互感器二次电压异常浅析

魏阿明王柯

内蒙古超高压供电局魏阿明王柯

摘要：近年来在220kV、500kV等大型变电站母线和线路上普遍使用电容式电压互感器，但由于受设计制造经验、工艺水平和原材料等多种因素的限制，作为承受高电压的电容分压器，介质击穿不仅会影响测量准确度，更严重的有可能造成爆炸、伤人的恶性事故，运行中如不能及时发现异常情况，就会影响电网的安全运行。

关键词：电容式；电压互感器；运行；监视。

引言

电容式电压互感器(CapacitorVoltageTransformer，以下简称CVT)相对于电磁式电压互感器而言是一种较新型产品，由电容分压器(包括主电容器C1，分压电容器C2)、中间变压器(T)、补偿电抗器L、保护装置F及阻尼器D等元件组成，它利用电容分压器将输电电压降到中压(10～20kV)，再经过中间变压器降压到100V或100/V供给计量仪表和继电保护装置。CVT具有造价低、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，近几年在电力系统中应用的数量日益增加。

本文对一台运行在220kV母线上的CVT二次电压在日常测量中发现数据变化异常，经比较分析试验结果为部分电容击穿，为此提出现场运行人员如何尽早发现CVT类似故障，确保设备安全运行进行探讨。

一故障现象

2013年1月3日凌晨1时，500kV某某变电站220kV2号母线BP-2B母差保护电压回路断线告警，经运行人员检查2号母线B相电压偏高，一次相电压达152.499kV；B相二次四组线圈（测量、计量、保护、开口三角）均比A、C相电压高5V，零序电压3U0为5.82V，经汇报后，1月3日13时43分220kV2号母线间隔由运行转检修。该设备为大连互感器有限公司2010年8月12日生产，型号为TYD220/-0.01H。现场电压互感器外观良好，二次回路无异常，试验数据如表1、表2所示。

经技术人员仔细复测、比较、分析，认为该相CVT内部异常可能性极大，汇报主管部门及领导后，紧急停用检查以进一步论证，该CVT为2010年6月产品，于2010年10月13日投入系统运行。结构原理图如图一：

C1、C2-高压、中压电容；T-中压变压器；L-补偿电抗器；F-保护装置；D-阻尼器；

1a、1n-主二次绕组1号；2a、2n-主二次绕组2号；da、dn-剩余电压绕组

图一CVT结构原理图

该CVT停役后，经相关技术人员检查试验发现：B相电压互感器C12电容值变大且超标达+21.64%（规程要求不超-5%~+10%），同时发现A电压互感器C11、C2介损超标（规程要求不超过2%），于是只能更换一台新的CVT，并将该相CVT运回解体检查，进一步剖析引起电容击穿的原因。

二故障情况及现象分析

电容式电压互感器在电力系统中的应用非常广泛，作为承受高电压的设备，运行过程中可能会出现各种异常情况。2004年度，国家电网公司委托中国电力科学研究院高压研究所对国网公司系统110kV及以上电压等级互感器的事故与障碍作过统计分析，全公司在运(110kV、220kV、330kV、500kV电压等级)CVT共计29490台，全年损坏事故5台次(220kV的CVT为4台次，500kV的CVT为1台次)，年损坏事故率为0.017%，比2003年上升0.0005个百分点。损坏的原因，因制造质量不良的，国产220kVCVT为2台次和国产500kVCVT为1台次;因谐振过电压引起的，国产220kVCVT为1台次;由于雷电过电压而造成损坏的，国产220kVCVT为1台次。据统计资料，2004年度，通过现场运行、管理人员的认真巡视以及预防性试验，及时发现并消除了大量互感器异常。

由CVT结构原理图可知，正常运行时，CVT整台承受系统电压，经C1、C2分压后，由T变压输出相应的电压供保护、测量装置。一般情况下，分压电容器C2和油箱电磁单元承受的额定电压为10～20kV。初略分析可知，如C2内部部分电容被击穿短路，会造成C2的电容量增大，若C1电容基本不变，则运行中C2分压的电压(T的一次侧电压)将减少，从而造成T2二次侧输出降低;反之，若C1内部部分电容被击穿短路，会造成C1的电容量增大，若C2电容基本不变，同理运行中C1分压的电压将减少，在母线实际电压基本稳定不变的情况下，C2上将分得更大的电压(T的一次侧电压)从而造成T2二次侧输出升高。

当然，也有其他原因可能会引起CVT二次电压的异常出现，例如：

(1)二次电压波动：引起的主要原因可能为，二次连接松动;分压器低压端子未接地或未接载波线圈;电容单元可能被间断击穿的;铁磁谐振引起。

(2)二次电压低：引起的主要原因可能为，二次连接不良;电磁单元故障或电容单元C2损坏。

(3)二次电压高：引起的主要原因可能为，电容单元C1损坏;分压电容接地端未接地。

(4)开口三角形电压异常升高：引起的主要原因可能为，某相互感器的电容单元故障。

三发现异常时的处理方法

构成CVT分压器的电容器是由不同数量的电容元件串联构成的，在运行过程中，当发生电容元件损坏时，剩余的电容元件所承受的电压会升高;损坏的元件越多，其它元件所承受的电压越高，更容易引起绝缘击穿，并形成一种恶性循环，最终导致烧毁甚至爆炸。故当怀疑CVT有可能异常时，处理过程必须慎重、妥善。

(1)在巡视CVT时，必须保持一定的安全距离;

(2)CVT二次回路空气开关跳开，在未明确一次设备是否异常前，不得盲目试送;

(3)若CVT本体有明显异常，如声音异常、冒油、渗漏油，或与此CVT有关的二次回路设备出现烧毁现象，应即汇报调度，紧急停用;

(4)当在线监测手段提示CVT可能有异常情况时，不提倡由人工近距离手工测量确证，即使必须要人工核实，也应考虑在远离CVT的相关回路上进行。另外人工测量CVT二次电压时，需采取一定的安全措施，如穿绝缘靴等，以防止因高电压串入二次回路造成人身伤亡。

参考资料

[1]国家电网公司《110(66)kV-500kV互感器管理规范》，中国电力出版社。

[2]张全元.《变电站现场事故处理及典型案例分析》，中国电力出版社。

[3]DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》。

[4]DL/T727—2000中华人民共和国电力行业标准《互感器运行检修导则》。

作者简介：魏阿明（1972-），男，蒙，学历：大学，专业：电气工程，职称：工程师

王柯（1980—），男，汉，学历：本科，专业：自动化，职称：工程师