電容式電壓互感器的故障分析

【摘 要】電容式電壓互感器作為各種測量、計量、儀表和繼電保護的重要器件，是電氣二次回路與一次系統相聯絡的樞紐，在電力系統中擔負著把高電壓按比例變成低電壓的任務。本文闡述了電容式電壓互感器的結構原理，介紹了電容式電壓互感器的特點，探討了電容式電壓互感器的常見故障原因及檢查項目，分析了電容式電壓互感器的故障案例。

【關鍵詞】電容式電壓互感器 結構原理及作用 特點 常見故障 故障案例

電容式電壓互感器一般適用于110kV及以上電壓等級，可兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設備的功能，同時在實際應用中又能可靠阻尼鐵磁諧振和具備優良的瞬變響應特性等。隨著電力系統中電容式電壓互感器應用數量的巨大，不僅在變電站線路出口上使用，而且大量應用在母線和變壓器出口上代替電磁式電壓互感器。

1電容式電壓互感器的結構原理簡介

電容式電壓互感器（CVT）包括電容分壓器和電磁裝置兩部分。電容分壓器又包括高壓電容器C1（主電容器）和串聯電容器C2（分壓電容器）、中間變壓器T、補償電抗器L、阻尼裝置Z及保護裝置f等元件組成，其中C1由C11、C12兩個電容串聯組成。電磁裝置將分壓電容器上的電壓降低到中壓（10～20kv），再經過中間變壓器降壓到所需的穩定的二次電壓值100v或100/√3v，供繼電保護和計量、測量等回路使用。

2電容式電壓互感器的特點

從整體角度分析，電容式點互感器的結構比較簡單，在維修中比較方便，并且具有非常強的絕緣耐壓作用，具備非常強烈的可靠性。此外，電容式電壓互感器的體積比較小，電容分壓器可以形成高頻載波的耦合電容器，能夠有效節省投資以及設備所形成的占地面積。眾所周知，在電力系統之中電壓互感器是一項極其重要的組成部分，主要是按照相應的比例將高壓積極轉變為低壓，這樣一來，不僅可以為系統的電氣測量裝置提供方便，并且能夠進一步實現電能計量裝置的自動化裝置。傳統的電磁式電壓互感器會導致鐵磁諧振現象，而利用電容式電壓互感器不僅不會形成這一現象，并且由于結構比較簡單，并且造價比較低，現如今在高壓系統中得到廣泛利用。

3電容式電壓互感器的常見故障原因及檢查項目

3.1 常見故障原因

（1）引發電壓互感器二次回路故障的原因：1）在整個回路之中積極連接電纜短路現象。2）由于二次回路導線發生受潮以及腐蝕等現象引起單相接地，從而導致兩相接地短路。3）由于二次回路導線內部存在金屬短路的缺陷，導致二次回路短路。4）戶外端子箱發生嚴重受潮，端子聯結處產生銹蝕。5）電壓互感器接線中的隱患。6）在預試、檢修過程中遺忘接線。7）電壓切換開關接觸不良。（2）外殼之間與繞組或者與引線之間會出現火花放電的現象，這種情況則說明在繞組的內部絕緣會產生損壞或者接觸不良的現象。（3）在電壓互感器內會出現冒煙現象，如果出現這種現象則說明連接的部位出現松動或者互感器的高壓側絕緣損傷等。（4）電壓互感器由于因為鐵芯短路導致故障過熱等出現高溫等現象，這樣一來，則會導致油位出現上升等現象，并且由于膨脹作用產生漏油等現象。

3.2 檢查項目

（1）需要觀察電壓互感器的瓷瓶是不是清潔或者完整，觀察是否出現裂縫與放電的現象。（2）需要對電容式的電壓互感器進行檢查，了解電壓互感器的外殼是否出現漏油或者滲漏等現象，要保證油位處于正常范圍之內，并且不會出現油色變化等。（3）電壓互感器的接點或者引線會不會出現過熱、發紅以及斷股等現象。（4）在電壓互感器的整體運行之中，如果本體不會出現不均勻的噪音或者異常的音響。（5）在對二次回路的電纜進行檢查的時候，需要對電纜以及導線是否出現腐蝕與損傷現象進行了解。（6）要對所接表計指示是否正常，相應的保護裝置是否有誤等。（7）要對端子箱的基本情況進行了解，對其受潮情況進行分析與了解。（8）電壓互感器的二次接線部分是不是清潔，是不是有放電痕跡等，并且二次側和外殼的接地是否出現良好的現象。（9）在電壓互感器的整體運行的過程中，本體是不是出現比較明顯的溫度升高或者出現異味等現象。

4電容式電壓互感器的故障案例分析

4.1 故障現象

某個500kV變電站，500kV線路A相電容式電壓互感器在電網正常運行條件下，發生故障，與之相關的保護誤發信號，3個二次電壓線圈全部無電壓輸出。該電容式電壓互感器型號為TYD500/√3-0.005H。該電容式電壓互感器由4節瓷套外殼的電容分壓器和安裝在下部油箱的電磁單元兩部分構成，其中C11，C12、C13分別安裝在1～3節瓷套內，C14和分壓電容C2共裝在第4節瓷套內；其電容量分別為：C11=19499pF，C12=19703 pF，C13=19868 pF，C14和C2串聯后的電容量為19636 pF（其中C14=23856 pF，C2=116920 pF），油箱電磁單元中變壓器的一次端A在第4節瓷套內，連接在C14和C2之間，3個二次繞組的接線端子alxl、a2x2、afxf通過接線盒引出，X端在出線盒接地。

4.2 故障原因分析

此外，如果假設電容的分壓器存在缺陷，那么該節所承擔的電壓是比較少，如果其它的節所承受的電壓比較高，那么則會導致整臺設備出現異常，此外，二次電壓在輸出之后不僅不是正常值，并且在一定程度上會導致異音出現損壞。如果電磁單元的變壓器出現一次側斷線的現象，那么電壓將無法得到正常傳遞，并且會導致二次電壓輸出受到阻擾。因此，可以得知，電容式電壓互感器如果可以承受正常電壓，那么在積極結合其結構特點中，可以對失去電壓的原因進行分析。其中，根據筆者的研究調查，之所以出現故障原因主要包括：（1）油箱的電磁單元會出現燒壞以及潮濕的現象。（2）電磁單元中的變壓器相并聯的氧化鋅避雷器會出現擊穿導通。（3）電磁單元變壓器會出現一次引斷線或者接地的現象。（4）分壓電容器會出現短路現象。

4.3 查找故障原因的試驗方法

由于設備高大，引線沉重，周圍設備全部帶電，拆除引線的難度和危險性都比較大，故本次試驗采用不拆頭的電氣試驗方法。在電容式電壓互感器上端H點接地狀態下，從二次線圈al xl反向加壓，在第4節瓷套上端B處直接測量一次電壓，試驗接線圖1如下。

圖1

圖1中，C11，C12，C13串聯后的電容量Cla=1/（1/C11+1/C12+1/C13）=6563pF若在二次線圈al xl上，加Ua1xl=10V的電壓，在電容式電壓互感器正常狀態下，B點測的電壓的理論值UB，而原理圖中：UA=（UAn/Ua1x1）×10V=（13KV/100/√3 v） ×10V=2.25KV。故：UB=UA/（1+C12/C14）=1.77KV。即B點應測量到1.77kV的電壓。但在實際加壓過程中，電磁單元變壓器二次側電流急劇上升，試驗變壓器過流掉閘，電容式電壓互感器的B點測不到電壓，進一步說明分壓電容器C2或油箱電磁單元部分短接，電壓不能反向傳遞。

4.4 故障處理

通過對試驗結果以及結論進行分析，在懷疑電磁單元變壓器一次接地可能由并接的氧化鋅避雷器擊穿導通引起的同時，需要及時準備好一些常規的絕緣材料，在將電容式的電壓互感器進行檢查的時候，可以發現電磁單元的變壓器之間的聯結線會與箱殼進行碰撞，這樣以來不僅會出現明顯的燒傷放電痕跡，并且可以將電磁單元的變壓器的電阻數值保持在10GΩ以上，在將聯結線縮短的時候，需要將絕緣材料進行固定，等到回裝完畢之后，需要再用相應的實驗方案對電容量以及介質損失角進行測量，介質的損失角如果小于0.1，那么相應的測量結果與相關理論保持一致，在經過投入后運行比較正常，那么故障點則會得到消除。

5結語

電容式電壓互感器在電力系統中的應用十分廣泛，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，投運后發生故障，就會影響電網安全運行。在實際工作中，要求運行人員加強運行巡視，檢修人員認真做好每年的預試工作，建議變電站內裝設容性設備在線監測裝置，隨時監測電容式電壓互感器的電容量及介損值的變化，及時掌握設備運行工況，有效降低電容式電壓互感器的故障發生率，確保電網的安全可靠運行。

參考文獻：

[1] 唐鐵英.電容式電壓互感器潛伏性故障發現及原因分析[J].中國智能電工，2011.

[2] 梁雨林.電壓互感器二次回路異常的原因及對策[J].電力自動化設備，2001.

作者簡介：蘇妍（1983—），女，漢族，研究生，工程師，現從事供電企業電能計量工作。