CVT二次電壓異常分析與處理

吳祖現

（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

CVT二次電壓異常分析與處理

吳祖現

（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

對變電站運行中的110kV CVT（電容式電壓互感器）頻繁發送電壓越限告警，常規電氣試驗及二次回路檢查均無發現異常。利用高電壓法測量CVT電容量，發現隨著施加電壓的升高，三相CVT均有電容量增大的現象，判斷該CVT存在電容量擊穿的缺陷,總結出運行設備有異常現象,在常規方法不能檢測出來的時候，要認真細致思考，敢于大膽采用非常規手段找出異常設備的真正故障原因所在。

越限告警；高電壓法；電容量；擊穿

0 前言

電容式電壓互感器二次交流電壓回路的正常運行，是保證距離保護正確工作的主要因素之一。但是在運行實踐中，由于種種原因可能造成保護失壓和不正常測量而導致繼電保護的不正確動作，從而影響電網系統的正常運行，故障所產生的后果是使繼電保護裝置的電壓降低或消失，對于反映電壓降低的保護繼電器和反映電壓、電流相位關系的保護裝置，譬如方向保護、阻抗繼電器等可能會造成誤動和拒動。

本文對一臺運行在110kV母線上的CVT二次電壓，在日常運行中頻繁發送電壓越限告警，經電氣試驗分析結果為部分電容擊穿，為此提出試驗人員如何盡早發現CVT類似故障現象，確保設備安全運行進行探討。

1 故障情況及現象分析

從2016年03月17日以來，110kV沙岡站1M CVT頻繁發送電壓越限告警（A相：61.1 V、B相：63.5 V、C相：63.3V，設置值61.4V）。該CVT廠家為西安電力電容器廠，型號：TYD110/-0.02H，出廠日期：2001年11月。

在2016年03月22日申請1M CVT停電進行電氣試驗檢查，對該CVT進行了一系列常規試驗：絕緣電阻、電容量和介質損耗因數試驗，試驗結果顯示為合格。出現此原因可能在一次設備也可能在二次設備，后經繼保班相關專業人員多次仔細檢查二次回路確無發現異常后申請復電，但CVT復電后仍頻繁發送電壓越限告警信號。

由CVT結構原理圖可知，正常運行時， CVT整臺承受系統電壓，經C1、C2分壓后，由T變壓輸出相應的電壓供保護、測量裝置。一般情況下，分壓電容器C2和油箱電磁單元承受的額定電壓為10～20 kV。初略分析可知，如C2內部部分電容被擊穿短路，會造成C2的電容量增大，若C1電容基本不變，則運行中C2分壓的電壓(T的一次側電壓)將減少，從而造成T的二次側輸出電壓降低；反之，若C1內部部分電容被擊穿短路，會造成C1的電容量增大，若C2電容基本不變，同理運行中C1分壓的電壓將減少，在母線實際電壓基本穩定不變的情況下，C2上將分得更大的電壓(T的一次側電壓)從而造成T的二次側輸出電壓升高。

當然，也有其他原因可能會引起CVT二次電壓的異常出現，例如：

（1）二次電壓波動：引起的主要原因可能為，二次連接松動；分壓器低壓端子未接地或未接載波線圈；電容單元可能被間斷擊穿的;鐵磁諧振引起。

（2）二次電壓低：引起的主要原因可能為，二次連接不良；電磁單元故障或電容單元C2損壞。

（3）二次電壓高：引起的主要原因可能為，電容單元C1損壞;分壓電容接地端未接地。

（4）開口三角形電壓異常升高：引起的主要原因可能為，某相互感器的電容單元故障。

針對有可能是諧波對系統電壓的形成影響，在2016年03月23-24日，對110kV沙岡站#1主變的變高側和變低側、#2主變的變高和變低側共4個點進行為期2天的諧波監測，諧波電流、電壓均低于國標限值。通過諧波監測，這也可以排除主網設備或用戶產生的諧波對系統電壓的影響。

根據以上情況分析，常規電氣試驗及二次回路檢查均無發現異常，但重新將CVT投入又斷續出現頻繁發送電壓越限告警，我認為，出現此故障一定是CVT的本體出現問題。但是試驗結果卻偏偏告訴我們，各項數據符合規程的規定標準，換言之，這CVT是一個合格產品。必須對CVT本體各個環節重新試驗，務必找出其中原因，于是我提出對CVT增加電壓變比、二次繞組直流電阻測量。在2016年04月14日，經申請停電后，我們對CVT的二次側再次進行檢查,并測量絕緣電阻、電容量和介損、電壓變比、二次繞組直流電阻。試驗結果卻再次打擊我們的士氣，各項數據仍然在合格范圍。

電容量及介損測試：

表1

通過認真仔細思考，運行中CVT的電壓是63.5kV,而我們試驗過程中所加的電壓最高為10kV，是否試驗電壓不夠高，故障現象沒有顯現出來呢?根據運行情況及試驗情況，初步分析懷疑CVT的電容器元件在高電壓下有擊穿現象，在常規低電壓下絕緣又恢復。為進一步確認CVT狀況，我們決定對CVT進行高電壓下的介損、電容量及變比等診斷性試驗。從理論上知道高電壓法是可行的，但是我們以前還沒有真正的試驗過。為此，我們馬上向部門申請，要求拿一臺110kV串聯諧振裝置來模擬運行電壓，對CVT進行高電壓試驗。

為了方便觀察，隨著電壓的升高，CVT本體電容量的變化，我將試驗電壓平均分成了十個升壓點，在每一個升壓點都做了一個電容量及介損的測量，以便觀察在不同的電壓下， CVT的電容量變化情況。在高電壓試驗過程中，伴隨電壓的逐步升高, 在CVT本體內，有時會出現電容擊穿的放電響聲，與此同時，通過介損儀測試中也體現了電容值的變化。

本次我們對CVT進行了絕緣電阻、高電壓介損和電容量、變比等項目試驗，隨著施加電壓（0～63.5kV）的升高，三相CVT均有電容量的增大，而且B、C兩相的介損都超出了規程標準。在高電壓介損試驗后，其電壓變比也變小。

2 試驗結果分析

根據試驗結果，CVT三相電容量變化雖然沒有超出規程規定的額定值-5～+10%范圍，但隨著施加電壓的升高，三相CVT均有電容量增大的現象，這說明在高電壓下有電容元件的擊穿。三相電容量變化引起的電壓變化與運行中的情況相符：14日停電前測量的CVT三相二次電壓分別為59.7V、62.1V、61.8V，與試驗變比計算值59.5V、61.8V、 61.6V相符。同時B、C相的介損值超出規程0.4%標準。根據電容量變化情況和介損值超標，初步判斷三相CVT均有電容元件被擊穿，建議更換三相CVT。

3 總結與建議

（1）對CVT電壓異常，首先我們要對其二次進行詳細檢查，確定異常電壓是一次設備還是二次設備引起。通過常規方法找出原因所在，也要分析其它原因，如諧波對系統電壓的形成影響。

（2）構成CVT分壓器的電容器是由不同數量的電容元件串聯構成的，在運行過程中，當發生電容元件損壞時，剩余的電容元件所承受的電壓會升高；損壞的元件越多，其它元件所承受的電壓越高，更容易引起絕緣擊穿，并形成一種惡性循環，最終導致燒毀甚至爆炸。故當懷疑CVT有可能異常時，處理過程必須慎重、妥善。

（3）在懷疑CVT的一次設備有問題時，在常規方法不能有效檢查出，我們要敢于采用非常規的方法，如高電壓法。在試驗前仔細確認每個試驗步驟的實施細則，做好各方面的風險預想，做到胸有成竹，確保試驗的準確與安全。

（4）判斷設備是否合格，不能單單從它的判斷標準來定，更要視其變化過程來定。

[1]陳化鋼編著.電氣設備預防性試驗方法[J].水利電力出版社,1994(09).

[2]李建明,朱康主編.高壓電氣設備試驗方法[J].中國電力出版社，2001(08).

[3]中國南方電網有限責任公司.電力設備預防性試驗規程[J]. CSG114002-2011.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.155