一起220kV電容式電壓互感器三相電壓不平衡的故障分析

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起220kV電容式電壓互感器三相電壓不平衡的故障分析

徐文

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

電容式電壓互感器是電網運行中不可或缺的重要設備，其主要是由電容分壓器和電磁單元兩部分組成。由于它結構簡單且可兼具多種設備的功能，近幾年，在電力系統中得到廣泛應用。但由于廠家工藝、產品本身問題等原因，電容式電壓互感器發生的故障也不少，就一起電容式電壓互感器三相電壓不平衡故障進行分析。

電容式電壓互感器;電容量;分壓電容

1 引言

電容式電壓互感器是一種由電容分壓器和電磁單元組成的電壓互感器。其設計和內部接線使電磁單元的二次電壓實質上與施加到電容分壓器上的一次電壓成正比，且在連接方法正確時其相位差接近于零。本文將結合我局產生的一起電容式電壓互感器三相電壓不平衡故障為例，從多個角度尋找原因，最后解決了問題，并提出了相關經驗總結。

2 故障現象

表1 220kV I、II母TV母差保護屏顯示二次側電壓

初步判斷為220kV I段母線電壓互感器A相故障造成I母三相電壓不平衡。接到反映的情況后，檢修部門立即派人員聯系廠家了解該電壓互感器內部具體構造，并組織技術人員到現場對該電壓互感器進行診斷性試驗，并查找異常原因。

3 設備結構

電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁裝置兩部分組成。電容分壓器部分由耦合電容器和分壓電容器疊裝而成。電容器的瓷外套內裝有用薄膜與電容器紙復合材料為介質的多個相串聯的電容器元件，并以絕緣油進行真空浸漬。電容器為全密封結構，各電容器之間用螺栓連接。電磁裝置由中間變壓器、補償電抗器和阻尼器等組成，密封于充油鋼制箱體內，此箱體也作為分壓電容器底座。(見圖1、2)

圖1 電容式電壓互感器結構簡圖

圖2 電容式電壓互感器設備外觀圖

其中C11由80個電容單元串聯而成，C12由55個電容單元串聯而成，C2由25個電容單元串聯而成，通過電容分壓，再將高壓由中間變壓器T轉為二次側低壓輸出，供保護計量使用，其中1a-1n、2a-2n為計量端子，da-dn為保護端子。

4 故障分析

根據設備內部結構，技術人員分析二次側電壓偏低的可能為兩種情況造成：

(1)二次側繞組匝間短路，導致中間變壓器變比增大，使二次電壓偏低；

(2)分壓電容C2電容單元被擊穿，導致C2電容量增大，使C2分得的電壓降低，最終使得二次電壓降低。廠家和技術人員到達現場后，首先在220kV場地I母TV端子箱處對I母TV計量和保護的二次端子進行了電壓測量。數據如表2所示。

表2 220kV I母TV場地端子箱測得二次側電壓

由數據可知，A相電壓互感器供保護與計量用的二次電壓同時降低，且降低幅度相同，因為互感器保護與計量二次繞組同時發生相同匝數的匝間短路的概率極低，所以可以基本排除二次繞組匝間短路造成電壓降低的情況。隨后技術人員采用正接法將A相TV分為上下兩節進行了電容量的測量，與2007年進行的預防性試驗數據進行比較，電容量無明顯變化，數據如表3所示：

表3 A相電壓互感器上、下電容器電容量的測試數據

為了進一步查找原因，技術人員采用CVT自激法對下節分壓電容器的C12和C2兩個分壓電容器進行了車輛，測量了兩個分壓電容的電容量，并與出廠值進行比較，發現C2的電容量有明顯的變化，增幅達4.01%，如表4所示。

表4 采用自激法測得C12、C2電容量

由廠家資料得知，C2是由25個相似的電容單元串聯而成，如果其中一個電容單元被擊穿，C2電容量的增幅應為4%，與測試所得結果相符。

根據C11、C12和C2的電容量初值便可算出,在正常狀態下C2兩端的電壓應為電壓互感器承受總電壓的15.8%；當C2電容量發生變化后，C2兩端的電壓變為總電壓的15.4%；在中間變壓器不發生故障的情況下，C2兩端電壓的變化量應與二次電壓的變化量相符合，計算得知15.4%/15.8%=0.975，而57.9/59.4=0.975，兩者的變化量完全吻合。所以，C2的電容量增大后所導致的結果與A相TV二次電壓偏低的現狀相符，從而也旁證了A相電壓偏低的原因應該為C2串聯的25個電容單元中有一個發生擊穿。

5 經驗總結

(1)電容式電壓互感器的電容部分往往由很多個電容單元串聯而成，110kV在80個左右，220kV在160個左右，當其中一個電容單元發生擊穿時，其整體的總電容量的變化較小，僅為1%左右，由于試驗設備及人員操作的原因，普通的正接法測電容量，不易發現分壓電容的電容量，可較為靈敏的發現分壓電容器電容量的變化，以便于掌握設備的真實狀態。

(2)當擊穿的電容單元不是位于分壓單元時，因其串聯的電容單元較多，對二次的輸出電壓影響較小，互感器可以繼續使用；如果擊穿的電容單元位于分壓部分時，單個電容擊穿即可使得二次輸出電壓降低2%～3%，因此，針對這一類故障，可以結合二次電壓的變化來及時發現故障。

[1]張一塵.高電壓技術[M].2版,北京：中國電力出版社,2007.

[2]許艷陽 .電設備現場故障與處理[M].北京：中國電力出版社,2008.

FaultAnalysisofThree-phaseUnbalanceVoltageof220kVCapacitiveVoltageTransformer

XUWen

(Zhuhai Power Supply Bureau,Guangdong Grid Company,Zhuhai 519000,China)

Capacitor voltage transformers are important equipments in power network operation,which mainly consists of capacitive divider and electromaynetic unit.Becuuse its structure in simple and many functions,they are widely used in the power sysetm.However,many reasons of technologies and production itself,lots of faults for the capucitive voltage transformer often occurs.The paper analyzed the three-phase voltage unbalance fault of the capacitive voltage transformer.

capacitor voltage transformer;capacitance voltage-dividing capacity

1004-289X(2013)03-0083-03

TM45

B

2012-12-07

徐文，男，助理電氣工程師，工學學士，變電檢修技師，主要從事變電一次設備檢修專業工作。