王 静 高 倩 周 琦 李 峰 毛 玲

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引言

电容式电压互感器(Capacitor VoltageTrans-for mer,以下简称CVT)因为体积小、价格低、冲击绝缘强度高、不易产生系统谐振等优点被广泛应用于110k V及以上电力系统中。CVT 主要由电容分压器和中压变压器两部分组成,其中电容分压器由瓷套和装在其中的主电容(高压电容)及分压电容(中压电容)组成;中压变压器是将中间变压器、避雷器、补偿电抗器和阻尼装置装在密封油箱内而形成。CVT常见的故障包括：二次电压波动、二次电压偏低、二次电压偏高、电磁单元油位过高和运行时有异常声音等。本文中笔者针对某变电站220k V母线CVT 二次电压单相异常问题进行了理论分析和试验研究。

1 电容式电压互感器结构

电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成,瓷套内充满保持0.1 MPa正压的绝缘油,并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压,电容分压器可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器、补偿电抗器、避雷器和阻尼装置组成,油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组,一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振,因而用阻尼装置抑制谐振,阻尼装置由电阻和电抗器组成,跨接在二次绕组上,正常情况下阻尼装置有很高的阻抗,当铁磁谐振引起过电压,在中压变压器受到影响前,电抗器已经饱和了只剩电阻负载,使振荡能量很快被降低。

2 故障基本情况

2014年5月11日,某220k V变电站发生2210单元线路B相CVT二次回路电压显示异常故障：其中1a-1n,2a-2 m 和da-dn二次线圈输出电压分别为53.5 V,53.8 V和93.3 V(正常值应为57.7 V,57.7 V 和100 V)。现场外观 检 查 正 常 无 异 常 音 响。 该 故 障 设 备 信 息 如 下,型 号：,膜纸复合绝缘型,出厂日期：1992年8月。该电容式电压互感器由2节瓷套外壳内的电容分压器和安装在下部油箱内的电磁单元两部分构成,其中C11安装在第1节瓷套内。C12和分压电容C2共装在第2节瓷套内,中间变压器一次绕组并联在C2两端,一次绕组末端X 在油箱内部接地。二次线圈6个端子1a-1n,2a-2n和da-dn引出至二次端子盒,C2末端N引出至端子盒并接地。C2首端有试验抽头引至第2节瓷套瓷群之间,其结构示意图如图1所示。根据3个二次侧电压均低于正常值但未完全失压的现象初步推断,可能的原因有：一是电磁单元中间变压器二次线圈部分匝间短路;二是电容分压器C2的电容量增大;三是电容分压器C11、C12电容量减小。

图1 2210间隔B相电容型电压互感器结构示意图

3 问题分析

3.1 故障原因初析 系统B、C两相运转正常,红外热像检测显示A 相比B、C相温度高5℃,可以初步判断是A相CVT故障。检查发现二次回路各端子连接情况均完好,各电容分压器低压端N点接地皆可靠,各避雷器低压端子接地皆可靠,各补偿电抗器低压端子接地皆可靠。假设此时高压电容C1完好,构成中压电容C2的内部部分电容发生了击穿短路,则C2电容量增大,则系统运行中C2分得的电压将减少,从而造成T 二次侧输出电压降因为一次侧电压的降低而降低;假设此时C2电容完好,构成高压电容C1的内部部分电容被击穿短路,则C1电容量增大,则运行中C2分得的电压将增大,从而造成T二次侧输出电压因为一次侧电压的升高而升高,与本次出现的现象相吻合。

3.2 基于电容式电压互感器二次电压运维建议 综上所述,当CVT内部个别单元存在击穿故障时,会导致电容分压比变化,从而导致一次电压监测值发生变化。通过对高压试验数据进行分析,可以对故障情况作出准确判断。针对以后的工作提出以下改进措施。1.运行人员加强对该CVT的巡视力度,对监测电压异常的CVT,应及时分析原因,通过电压的横向、纵向对比及时发现缺陷。2.做好CVT设备一次电压的长期记录,根据一次电压值变化量的大小,来判断设备是否存在内部故障。严格执行对CVT的预防性试验,对结果进行对比分析,发现明显增长,建议进一步分析及大修处理。找出交接试验与出厂值试验数据为何不同的原因,进行进一步对比。3.加装CVT在线监测装置,当初步判断电压存在异常时,可以在不停电的情况下,通过在线监测装置测量CVT的电容及介损损耗,然后再作综合判断。4.落实好设备试验数据得移交与整理工作,有助于以后对设备进行数据分析;有对该CVT进行大修或技改的机会可与厂家深入交流,提高产品制造质量。

结语

综合以上直阻、绝缘电阻、介损及电容量及局部放电测试和设备解体情况分析：该故障CVT出厂至今已服役22年,由于CVT分压电容C2首段引出的试验抽头螺丝密封性下降,C2绝缘长时间深度受潮,导致N 点绝缘电阻下降,同时其介损和电容量明显增长。由于电容量增长改变了3个分压电容之间的分压比,所以才引起了运行电压下二次线圈电压降低的现象[5]。在所管辖变电站范围内统计,同批次、同结构类型带有中间试验抽头结构的电容式电压互感器,加强红外测温工作,并结合停电计划性工作进行统一排查;上报计划,加快更换特老旧CVT 设备更换速度,尤其是投运20年以上的设备;推广CVT的相对介质损耗和电容量比值带电测试项目。