电容式电压互感器故障分析及防范策略

电容式电压互感器故障分析及防范策略

杨茂喜

云南电力技术有限责任公司  云南 昆明   650051

    摘要：电容式电压互感器在保证电力系统安全性和稳定性方面起到了关键作用，可以防止铁磁谐振现象出现，有利于提高整个电力系统运行的经济效益。但是电容式电压互感器在长时间应用期间也会受到多种因素的影响而发生故障，要及时诊断确定故障的原因和具体位置，并采取有效措施进行防范，帮助相关设备快速恢复到正常状态，为电力系统的可靠运行提供保障。检修运维人员应掌握电容式电压互感器的基本原理，完善预防措施，以此降低设备使用期间故障问题的发生率。

    关键词：电容式电压互感器；铁磁谐振；电磁单元受潮；二次失压；故障防范

    电容式电压互感器的故障类型比较多，典型故障类型有铁磁谐振、电磁单元受潮和二次失压等，对生产运营的影响比较大。要了解电容式电压互感器发生故障的表现情况，能够进行及时准确判断，并采取有效措施进行针对性处理，保障该设备故障问题能够快速修复。应根据电容式电压互感器设备的实际应用情况制定科学合理的故障防范措施，定期开展检查和养护工作，保障电容式电压互感器的功能效用。

    1.铁磁谐振故障分析与防范措施

    1.1故障情况分析

    以某变电站实际运行为例，电容式电压互感器总数为18台，实际运行期间有一半的设备出现异常响动的情况，开口三角电压最高达到了35V，无法正常运行。变电站对设备进行了更新，投运10台电容电压互感器，还有8台出现异常情况，且开口三脚电压最高达到了70V，发生了谐波畸变，不能正常运行。这两次故障的表现情况大致相同，后续变电站又陆续增加了投运设备，但还是出现上述情况，产生了较大经济损失，影响电力生产作业的持续运行。

    1.2 解体检查和故障原因分析

    电容式电压互感器退出后检查A、B、C相，其中A 相下部油箱温度过高，而其他两相正常，对其进行解体检查可以发现，该设备内部零件中的阻尼装置处于正常运行状态，各元件的性能也正常连接，零部件没有出现异常情况，由此可见，导致电容式电压互感器异常的原因与其自身谐振有关。在谐振影响下该设备的电磁单元会产生严重过激磁，从导致电抗器的电流增加，从而出现油箱温度升高的情况。而设备谐振的产生原因与阻尼器特性不良有关，中间变压器与阻尼电抗器无法同步饱和，这就会出现分频谐振的情况，或者阻尼电抗器的饱和深度达不到相关要求标准，无法充分发挥电阻的抑制作用，导致持续出现分频谐振的情况。

    1.3故障的防范措施

    要想对上述故障问题进行有效处理，防止出现阻尼电抗器饱和深度不足的情况，则可以通过减少电容式电压互感器中间变压器铁芯磁密的方式来控制铁磁谐振现象的产生，降低谐振能量，通常可以将铁芯磁密控制在0.65T以内。还可通过适当增加阻性负荷的方式来控制铁磁谐振问题产生。另外，要想实现对故障的有效预防，还需要对电容式电压互感器进行性能检验，要求相关生产厂家能够在出厂之前做好这类试验，确定没有质量问题后才能投运到变电站中。在电容式电压互感器投入使用1年左右时，需要做好下内部设备质量和性能检测工作，确保可以及时发现异常情况并进行妥善处理，存在质量问题的设备要及时更换。

    2.电磁单元受潮故障与防范措施

    2.1故障情况分析

    某线路上的电容式电压互感器在运行期间，对其进行预防性试验，试验结果显示二次绕组绝缘电阻为零，通过增加电压的方式对其电容量和介损情况进行分析，前者为2100PF，后者为25%，但上节电容器的各项试验结果都处于正常状态，根据数值信息对比判断导致这种现象的原因为电磁单元受潮。

    2.2解体检查和故障原因分析

    通过对设备解体检查发现，电磁单元油箱连接处的螺栓出现严重松动的情况，而且下部油箱的边缘部位存在积水，对内部油质量产生了较大影响，变压器金属部位还出现轻微锈蚀的情况。导致电磁单元受潮的原因主要与密封不良有关，一般在油箱上部会留有5-10cm的空隙，让油箱在不同温度条件下可以适应变压器油的体积变化，以防出现内部压力过高的情况。另外，电磁单元部位在外部环境温度变化的影响下内外部压强也会发生改变，空气进出过程中也会容易导致电磁单元出现受潮的情况。

    2.3故障的处理与防范

    对于受潮的油箱要及时拆卸，将内部变质的油料及时排出，而后对其进行规烘干处理，但需要对烘干的温度进行合理调控，不能出现温度过高的情况，否则会对内部元件的绝缘性能造成影响。在烘干后还需要进行电气试验，确定没有任何问题后重新组装使用。为能够对电磁单元受潮问题进行有效防范，应定期开展检查工作，对箱体进行维修检查，对于各零部件连接部位的螺栓也要及时紧固，若发现密封垫老化的情况应及时更换处理。

    3.电容式电压互感器二次失压与防范措施

    3.1故障特征分析

    电压互感器在使用期间经常会出现信号错误发送和二次电压无法输出电压的情况，检修人员会通过输出电压的方式对电压值进行检测，确定是否为零。若出现为零的情况，对电容电压互感器的外观进行检查没有异常情况，则需要确定其额定电压。一般情况下，油箱的电磁装置的额定电压比电容电压互感器所能承受的额定电压要高出一些，若对电磁装置部分结构进行短接处理，整个设备的电压承受能力也会受到影响，那么就会出现二次电压绕组失压的情况。

    3.2 解体检查和故障原因分析

    电磁装置变压器出现一次接地的情况，分析原因发现其与并联避雷器击穿有关，应加强绝缘防护，对避雷器进行及时更新。通过对电容电压互感器进行解体检查发现，在底座油箱部位存在较为明显的灼烧痕迹，其与电磁装置变压器分压电容器连线长度有关，若出现长度超过相关限度的情况，则容易与同箱外壳连接发生碰撞，如果解体后发现这一情况，还需要对避雷器的电阻进行试验，同时也要检测电磁装置变压器的功能情况。导致失压问题产生的原因与电磁装置变压器一次引线断线有关，也可能受到避雷器的影响，变压器和电磁装置并联的过程中对连接线路造成了击穿，又或者油箱进水使得电磁装置烧毁，也会导致上述情况出现。

    3.3故障的防范措施

    为能够对上述问题的发生进行有效控制，则应在设计阶段做好防范工作，应保证电磁装置变压器一次连接点设计的合理性，利用小套管对其进行科学牵引，方便在投入使用期间用户对各项参数的检测分析。同时，要做好电磁装置变压器接地位置的合理选择工作，进行二次引导并与接线盒相连接，在此过程中应保证绝缘保护工作有效落实，将小套管接地处理，试验过程中打开接地点方便对相关装置各项参数的准确测量。另外，在实际生产制造过程中，需要对电容电压互感器电磁装置部分电气生产质量进行技术监督，注重强化处理，并在安装使用期间严格按照工艺流程进行规范操作，控制好不同元件器件之间的连接距离和接线质量，做好绝缘处理工作，在日常使用期间也要定期检查与维护，保证电容电压互感器的运行状态良好。

    结语：电容式电压互感器在变电站中发挥着关键作用，若在实际运行期间出现异常情况，则会威胁到整个变电站的安全运行，也会对电网运行稳定性产生较大影响，要想对设备故障和异常问题的发生进行有效控制，则应选择质量好、性能佳的设备，从源头上进行把控。在投入使用期间应注重定期检查，提高检修人员的专业能力和故障处理水平，使他们具有较高的责任意识和安全意识，能够对电容式电压互感器的使用进行科学管理，以此提高该设备的稳定运行水平。

参考文献：

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