某110kV電容式電壓互感器 二次電壓異常分析

張瑞明 陳 莉

（1.新疆電力公司昌吉供電公司，新疆 昌吉 831100； 2.華電新疆發(fā)電有限公司昌吉熱電廠，新疆 昌吉 831100）

目前，大多數(shù)35kV 及其以上電壓互感器都是電容式的[1-2]，也叫CVT（Capacytor Voltage Transformer），電容式電壓互感器是一種十分重要的高壓輸變電設(shè)備，主要用做電壓測量和繼電保護信號的取樣裝置。電容式電壓互感器主要是由兩個電容串聯(lián)和中間變壓器單元組成，它是由串聯(lián)的電容器抽取電壓，通過中間變壓器變壓為電力系統(tǒng)的計量、繼電保護等提供電壓源，也可以用作載波通信[3-5]。與傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器相比，CVT 不僅可以有效地抑制電壓互感器鐵芯飽和帶來的鐵磁諧振，而且隨著這幾年技術(shù)的不斷進步其在經(jīng)濟和安全上也有許多優(yōu)越之處。但在電力系統(tǒng)運行中，有許多因素會使得電壓互感器電壓測量異常進而引發(fā)更嚴(yán)重的后果，例如因電容式電壓互感器制作工藝質(zhì)量問題、運行維護不到位或者一些外力因素等。本文通過對兩起電容式電壓互感器二次測量電壓異常進行分析研究，通過實物解體驗證，查找出了電壓互感器故障原因，并提出了相應(yīng)的反事故措施。

1 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)

電容式電壓互感器為單相單柱式結(jié)構(gòu)，它是由電磁單元和電容分壓單元兩個部分組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1中，C1為高壓電容；C2為中壓電容；T 為中間變壓器；L為補償電抗器；P為保護球隙；其中虛線范圍的為氧化鋅避雷器；δ為分壓電容單元尾端；ZD 為阻尼電阻；a、b 分別為電壓互感器C1高壓端和C2高壓端；E 為C1和C2的中間抽頭；A和X 為中間變壓器T 一次繞組的高壓端和低壓端。

圖1 電壓互感器結(jié)構(gòu)示意圖

2 事件經(jīng)過

運維人員通過調(diào)控信息發(fā)現(xiàn)某110kV 變電站110kVⅠ母電壓互感器A 相計量和保護二次電壓為0V，B 相、C 相電壓正常，為62V 左右，即可向上反映。檢修人員到站后，110kVⅠ母電壓互感器處于運行狀態(tài)，用110kV 驗電器對110kVⅠ母電壓互感器一次接線板進行了驗電，證明一次有電壓。量取PT 端子箱內(nèi)的電壓值，B 相、C 相電壓正常，A相電壓計量用和保護用的二次電壓為1.3V，二次繞組da-dn 上的電壓為1.3V，即二次回路沒有電壓。量取電壓完畢后，檢修人員辦理了第一種工作票，將110kVⅠ母電壓互感器停電。

3 設(shè)備相關(guān)參數(shù)及試驗數(shù)據(jù)

某110kVⅠ母A 相電容式電壓互感器相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 110kVⅠ母A 相PT 參數(shù)

首先對進行了A 相電壓互感器經(jīng)行了絕緣電阻試驗和介質(zhì)損耗試驗。

3.1 絕緣電阻試驗

用絕緣電阻表測試電壓互感器C2末屏端δ端對地絕緣電阻為100000MΩ，一次接線端對地絕緣電阻為100000MΩ，則絕緣電阻值良好。

3.2 介質(zhì)損耗試驗

用CVT 自激法測量C1、C2時，升壓到100V 時介損測試儀器過流保護動作。通過C1、C2中間抽頭E 和電壓互感器一次接線進行正接線測試C1，結(jié)果正常；高壓線接中間抽頭E，信號線Cx接電壓互感器C2末屏端δ，進行正接線測試C2，電壓到始終升不上去，懷疑中間抽頭E 接地；高壓線接電壓互感器C2末屏端δ，進行反接法測試C2，能夠進行升壓。從表1可以看出電容單元C1、C2的電容量沒有明顯變化，tgδ1合格，tgδ2由于為晚上，天氣潮濕而且為反接法（C2末屏端δ對一切雜散電容的介損和），故介損很大。

4 異常分析

110kVⅠ母電壓互感器A 相歷次測試數(shù)據(jù)見表2，使用儀器都為AI6000E 介損橋。

表2 110kVⅠ母電壓互感器A 相歷次測試數(shù)據(jù)

4.1 初步分析

通過上述試驗及歷次試驗數(shù)據(jù)，C1、C2的電容量變化不大，同時可以判斷為電壓互感器中間變壓器高壓頭至C1C2中間抽頭有接地。這是因為：

情況一：二次繞組無電壓，則中間變壓器無電壓，則bA 有斷開點，而高壓線接電壓互感器C2末屏端δ，進行反接法測試C2（b 點必須接地或通過導(dǎo)體接地，能夠構(gòu)成回路），能夠測試出C2合格的電容量；由于升壓是2.5kV，若有斷開點，也可能有放電聲，現(xiàn)場無放電聲，則排除該情況。

情況二：EA 中的任意一點接地，都會造成中間變壓器無電壓。而進行反接法測試C2能夠形成回路，同時正接線測試C2（高壓線接中間抽頭E，信號線Cx接電壓互感器C2末屏端δ），電壓到始終加不上去。

EA 中的任意一點接地有可能是bA 引下線太長、絕緣老化，搭接在了外殼上，或者C2上并聯(lián)有一只避雷器被擊穿，造成接地。老式電壓互感器有結(jié)構(gòu)是這樣的（C2上并聯(lián)有一只避雷器，如圖1中的虛線所示）由于該電壓互感器是1997年的，銘牌上無結(jié)構(gòu)示意圖。以上分析需要進一步進行解體驗證。

4.2 解體分析

對該電容式電壓互感器進行解體，測試電壓互感器電磁單元結(jié)構(gòu)及避雷器絕緣電阻，如圖2所示。

圖2 將電壓互感器電磁單元結(jié)構(gòu)及 避雷器絕緣電阻測試

圖3 將避雷器拆下測量電阻值及內(nèi)部燒蝕情況

通過解體可以得知，避雷器的絕緣電阻為0MΩ，其直流電阻值為11.98MΩ，及該避雷器被擊穿，從圖3可以看出其表面的燒蝕情況。情況二得 到驗證，避雷器擊穿而始終接地，及C2的上端b 始終處于地電位，中間變壓器一次側(cè)無電壓，則保護二次繞組、計量二次繞組和剩余繞組測得的電壓為0V。

5 結(jié)論

本文從現(xiàn)場試驗、電壓互感器解體都驗證了該110kV 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)中在C2上并聯(lián)的避雷器擊穿是導(dǎo)致中間變壓器一次側(cè)無電壓的直接原因。而文獻[6]《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》第11.1.1.3 條已明確提出電容式電壓互感器的中間變壓器高壓側(cè)不應(yīng)裝設(shè)MOA（氧化鋅避雷器）。因此本文提出以下防范措施：①應(yīng)盡快安排更換該間隔110kVⅠ母B、C 相電壓互感器，防止類似事故再次發(fā)生；②值班員在巡視過程中加強對電容式電壓互感器的巡視，將電容式電壓互感器的二次繞組電壓記錄在巡視卡中，若有異常增大及時反饋；③對2000年以前生產(chǎn)的同一廠家的電容式電壓互感器加強帶電巡視和停電試驗；④利用在線監(jiān)測方法監(jiān)測電容變化或電壓情況。

[1] 羅軍川.35kV 電容式電壓互感器高壓熔斷器熔斷的原因分析[J].高壓電器,2009,45(3): 124-127.

[2] GB/T 4703—1984 電容式電壓互感器[S].

[3] 李志勇.35kV 容性電磁式電壓互感器的探討[J].變壓器,2007,44(3): 6-11.

[4] 周春雨,劉振,余芳,等.CVT 一次隔離開關(guān)操作對變壓器過勵磁保護影響的研究[J].高壓電器,2009,45(5): 112-115,118.

[5] 何子?xùn)|,付煒平,霍春燕.紅外監(jiān)測診斷電容式電壓互感器故障分析[J].高電壓技術(shù),2008,34(6): 1310-1312.

[6] 國家電網(wǎng)公司運維檢修部.國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）輔導(dǎo)教材[M].北京: 中國電力出版社,2012.