針對66kV電容式電壓互感器的缺陷分析

【摘 要】電容式電壓互感器在電力系統運行過程中發揮著重要的作用，本文針對66KV電容式電壓互感器的特點，分析了電容式電壓互感器的常見故障，并針對其常見故障進行了分析。

【關鍵詞】66KV；電容式電壓互感器；缺陷分析

0.引言

電容式電壓互感器是一種較為新型的電氣設備，是通過串聯電容器分壓，再由電磁式互感器進行降低電壓，起到隔離的效果，對電網電壓實現良好的保護作用。但由于系統運行的時間較短，操作人員對設備的性能和存在的缺陷了解不夠透徹，必須加強日常66KV電容式電壓互感器的研究工作。

1.電容式電壓互感器概念

電容式電壓互感器（capacitor voltage transformer，以下簡稱CVT）是一種新型的產品，在國外的發展時間較長，國內是從1964年開展生產研制，經過多年的發展和研究，技術已經漸漸成熟。特別是近些年生產技術和運行穩定性有了大幅度的提升，使得電容式電壓互感器在使用性能上漸漸超越了電磁式電壓互感器，并且具有絕緣性能良好，降低鐵磁諧振的產生機率，造價較低等優勢，在電力系統起到了積極的作用，保障電力系統的穩定性和安全性。

2.結構及工作原理

CVT一般分為電容單元和電磁單元，主要由電容分壓器（包括主電容器，分壓電容器）、中間變壓器、補償電抗器、阻尼裝置及保護裝置等元件組成，它利用電容分壓器將輸電電壓降到中壓（10～20kv），再經過中間變壓器降壓到100v供給計量儀表和繼電保護裝置。電容分壓器構成CVT的電容單元，由瓷套和裝在其中的若干串聯電容器組成，瓷套內充滿保持0.1mpa正壓的絕緣油，并用鋼制波紋管平衡不同環境以保持油壓，其同時可用作耦合電容器連接載波裝置。

CVT由電容分壓器和電磁單元構成，其原理結構如圖1。由c1和c2組成電容分壓器，中間變壓器T將c2上抽出的電壓降為低壓，供測量和保護用。補償電抗器L用以補償電容分壓器的容抗，提高CVT的二次負載能力。P為保護間隙。Z用以阻尼CVT內部可能產生的鐵磁諧振。F為保護用避雷器，在電磁單元發生鐵磁諧振時，降低變壓器一次側的電壓。

3.常見異常故障及分析

受各種因素的制約，66KV電容式電壓互感器在實際的電力系統運行中會產生故障，這與設備的設計制造工藝和設備的性能有直接的關系，必須及時發現和排除異常故障，避免重大事故的發生，保證電網運行的安全。由于電容式電壓互感器具有無法比擬的優勢，近些年在電力系統的大規模應用，使用范圍擴大，必須重視日常對其巡查和維護，做到及時發現、準確判斷、安全處理，保證電力系統的正常運行。其中，66KV電容式電壓互感器常見的故障有以下幾種：

3.1 CVT電容分壓器部分電容單元絕緣擊穿

CVT的高電壓主要由電容分壓器承受，最容易出現問題的就是電容分壓部分，因而電容器介質材料的選用和質量的保證是十分重要的。上世紀八十年代，一種新型的電容器介質材料開始出現：即聚丙烯薄膜與電容器紙復合浸漬有機合成絕緣油介質。由于薄膜耐電強度是油浸紙的4倍，介質損耗則降為后者的1/10，加之合成油（主要是烷基苯）的吸氣性能良好，采用膜紙復合介質后可使CVT電容量增大，介損降低，局部放電性能改善，絕緣裕度提高。同時由于薄膜與油浸紙的電容溫度特性是互補的，合理的膜紙搭配可使電容器的電容溫度系數大幅降低。這些都為CVT準確度提高和額定輸出增大以及運行可靠性的提高創造了條件。因此，目前幾乎所有的電容器介質材料都采用聚丙烯薄膜與電容器紙復合浸漬有機合成絕緣油介質來取代傳統的電容器紙浸礦物油介質。電容器在生產制造過程中，如果電容單元干燥不徹底，殘余水分較多，存在局部受潮現象，吸附在絕緣紙內層的水分子運動不斷加劇，運動范圍逐漸擴大，從而導致絕緣擊穿。而真空干燥處理溫度及在該溫度下經受的時間控制不當，從而導致介質、尤其是聚丙烯膜的提前老化，同樣也會導致絕緣擊穿。

為了降低電容器元件邊緣場強，目前經常采用鋁箔折邊、突出的新結構，有的采用較厚鋁箔作元件電極的引出，而不用傳統的銅引線片，這可防止引線片對介質的損傷并能使邊緣場強均勻。如果產品的制造工藝存在問題，引箔片周邊壓制不平整，存在毛刺等，當CVT投入運行時，使得引箔片周邊電場分布畸變嚴重，所承受的電場強度較其它電容單元大，再加上常年的運行累積效應，最終導致電容元件絕緣部分擊穿，由于受材料和工藝的影響，每節電容器組連接處的電容元件最容易被擊穿。另外，真空干燥處理溫度過高，也會因薄膜的熱收縮而導致鋁箔的橫向皺褶嚴重，導致皺褶處電場分布不均勻，最終導致絕緣擊穿。

3.2 CVT電容分壓器串聯電容末端失去接地點或接地點接觸不良

由于CVT的電容分壓原理，其電容分壓器串聯電容的末端（尾端）在運行中必須接地，因為如果由于某些原因在運行中造成末端失去接地或接地點接觸不良，那么末端對地會形成一個電容，而這個電容遠小于串聯電容器組各電容單元的電容，按照電容串聯原理，將在末端與地之間形成很高的懸浮電壓，造成電容器末端對地放電，燒毀附近的其它元件，嚴重的還會引起CVT爆炸事故。

3.3 CVT電磁單元內部故障或異常

由于CVT原理及結構的不同，相對于常規的電磁式電壓互感器（VT），不僅多出了電容分壓器部分，并且電磁單元部分也比VT多出了補償電抗器阻尼裝置及保護裝置等電氣元件，因此電磁單元發生故障的幾率也要高于VT。

4.相關措施

66kv電容式電壓互感器在運行過程中，故障情況的出現較多，其原因和故障表現與設備設計生產過程、結構性能等有密切的聯系。首先，必須加強對電容式電壓互感器的日常巡查和維護，對運行中的設備的變化必須做到及時發現，及時解決。定期將電容式電壓互感器產生的電容量進行數值比較，判斷電容元件是否有擊穿的現象，并及時做好防護措施，保證電容式電壓互感器的正常運行。其次，在維護過程中，重視電磁單元箱體的檢查和維護工作 ，檢查螺栓是否牢固，密封膠墊的緊實度和老化現象，做到及時更換；定期檢查電磁單元內各零部件的絕緣性能是否符合設備運行標準，及時更換絕緣油，并更換老化的零部件。第三，對電容式電壓互感器進行鐵磁諧振測試，檢查阻尼電阻的性能是否良好，必須保證電容式電壓互感器的性能。第四，設備采購時，必須加強對生產廠家生產資質的檢查，對新設備的尺寸、規格、性能和參數等必須嚴格的試驗，保證電容式電壓互感器的結構性能符合電力行業的安裝運行標準。

【參考文獻】

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