一起110kV電容式電壓互感器故障的分析

摘 要：采用電氣試驗手段對一起110kV電容式電壓互感器二次電壓偏高的故障原因進行分析判斷，并通過理論計算驗證了該判斷的正確性。

關鍵詞：電容式電壓互感器；CVT；二次電壓偏高

中圖分類號：TM451.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

電容式電壓互感器（以下簡稱CVT）由電容分壓器和中間電壓電磁單元組成，它具有電壓互感器與電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器的雙重功能，目前在110kV及以上的系統中得到廣泛的應用。由于受設計制造經驗、工藝水平和原材料等多種因素的限制，CVT存在的質量問題較多，常見的就是二次電壓異常故障，在一定程度上威脅了電網的安全穩定運行。本文通過對一起110kV CVT二次電壓偏高故障處理的介紹，給出現場遇到類似故障的分析處理方法。

一、CVT結構及工作原理

電容式電壓互感器內部結構見圖1，其由電容器C1、分壓電容器C2、電抗器L、中間變壓器T等組成。若中間變壓器變比為N，當高壓側運行相電壓為U1時，中間變壓器一次側電壓U2= ，此時CVT二次輸出電壓u= = 。

圖1 CVT內部結構圖

二、故障情況

2013年5月，鹽城地區某220kV變電站運行人員發現110kVⅠ段母線電壓互感器A相二次電壓高于其它兩相，三相電壓依次為55.0V、53.2V、53.6V。

該組CVT退出運行后，經現場檢查，其絕緣瓷瓶外表清潔、連接可靠、油位正常、未發現閃絡及其它異?，F象。經繼電保護人員檢查及測量，二次回路正常。隨后電氣試驗人員對其進行了相關絕緣及特性試驗。

（一）電磁單元檢查

電磁單元的二次繞組的直流電阻與出廠值相比無明顯變化，所以二次電壓升高不是由二次繞組故障產生的。

（二）電容單元絕緣電阻檢查

對C1、C2的絕緣電阻進行了測試，絕緣電阻都高于標準要求的5000MΩ（如表2所示）。

（三）C1和C2的電容量和tgδ的檢查

用自激法對C1和C2的電容量和tgδ進行了測試，試驗數據見表1。

江蘇省電力公司于2010年發布實施的《輸變電設備交接和狀態檢修試驗規程》對CVT分壓電容器試驗的要求如下：電容量初值差≤±2%（警示值），上下單元的電容比誤差不大于5%，tgδ%≤0.25（注意值）。從表1可看出各相的介損值均在標準要求范圍內，可以初步排除受潮的可能。A相上節電容C1的電容量誤差已超過警示值，因此我們判定A相C1的電容異常是引起二次電壓偏高的原因。

三、理論驗證

為了驗證這一判斷的正確性，筆者依據故障時的系統電壓，以及實測的電容量和中間變壓器的變比推算二次輸出電壓，推算過程如下：

故障時三相一次電壓為UA=67.0kV；UB=67.0kV；UC=67.0kV。

由表1銘牌知中間變壓器變比N= = =364。

則A相二次電壓Ua==55.3V；B相二次電壓Ub==53.5V；C相二次電壓Uc==53.8V。

可以看出各相二次電壓的理論計算與實際運行情況相吻合，驗證了A相的C1電容的變化是導致其二次輸出電壓升高的根本原因。

故障相CVT的上節電容C1電容量比額定值大了4.31%說明該節電容出現串聯的電容元件部分短路，從而導致電容量變大。由廠家得知C1由80個電容量相等的電容元件串聯組成，通過對電容量的分析計算，可以大約得出每節電容器單元件被擊穿的數目（被擊穿的電容元件相當于短路）。假設C1有N個元件被擊穿，則：

80×28251=（80-N）×29469

計算可得N=3.3，所以該CVT二次電壓偏高的原因為高壓電容C1電容器約有3個或4個電容元件被擊穿。

綜上所述我們將這次試驗結果和分析推斷告知生技部和廠家，得到他們認同，并由廠家更換同一型號互感器。在隨后的返廠檢查中證實確實有部分電容擊穿短路。

參考文獻：

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