徐 龙，肖泽宇，李 丰，倪钱杭，蔡继东

1.国网绍兴供电公司，浙江 绍兴 312000

2.国网湖南检修公司，湖南 长沙 410000

0 引言

电容式电压互感器（以下简称CVT）是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，作为表计、继电保护等的一种电压互感器。电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此，与常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。

目前，变电站内35 kV及以上独立电压互感器基本采用CVT。受设计水平、工艺水平和原材料等诸多因素的影响，CVT存在的质量问题较多，投运后故障率远远高于常规的电压互感器的故障率，严重影响电网的安全运行，特别是二次电压异常问题。文章通过对三起220 kV CVT二次电压异常典型案例进行分析，探讨故障产生的原因，并给出运检预防措施。

1 CVT结构

CVT电气原理如图1所示。电容分压器由高压耦合电容器C1和分压电容器C2组成，电磁单元位于油箱内，由中间变压器T、补偿电抗器L、阻尼器Z组成，二次绕组端子a1、x1，a2、x2和af、xf，电容分压器低压端Y、结合滤波器J及保护间隙F等位于端子箱内。电磁单元中的补偿电抗器L用来补偿电容分压器的容抗，阻尼器Z用来阻尼CVT内部的铁磁谐振。高压电容器由1节或多节耦合电容器组成，分压电容器由1节电容器组成，分压电容器C2和下节耦合电容器（C12）同装在1个瓷套内，经分压抽头引入电磁单元。

图1 异常CVT下节电容解剖情况

图1 CVT电气原理图（220 kV）

2 220 kV CVT二次电压异常典型案例分析

CVT二次电压偏低，从原理上分析，主要为电容单元C2异常，C2内电容单元击穿，导致C2增大，变比K变大，从而导致二次电压偏低。

CVT二次电压偏高，从原理上分析，主要为电容单元C1异常，C1内电容单元击穿，导致C1增大，变比K变小，从而导致二次电压偏高。对于220 kV电压互感器，C1由C11与C12两部分组成，C11位于上节电容，C12位于下节电容，因此，220 kV CVT二次电压偏高，上节电容量及下节电容量异常均有可能。

2.1 220kV某变电站副母压变二次电压偏低异常

（1）异常现象。2018年，220 kV某变电站副母压变运行过程中报副母压变3U0异常告警，运维人员现场实测副母压变3相二次电压，副母压变C相电压偏低，与告警情况相符，如表1所示。其中副母压变型号：TYD3 220/√3-0.01H；出厂日期：2009年7月。

表1 220 kV副母压变3U0异常数据表

（2）试验情况。第一，对副母压变开展介损电容量试验，结果如表2所示。试验结果显示，副母压变C相C2电容量异常。

表2 副母压变介损电容量试验数据

对电容量测试数据进行计算分析，通过电容分压后，电磁单元一次电压。设Kt为电磁单元变比，为电压互感器变比，U'为二次输出电压，则。代入数值后，C1约为11 996 pF，C2正常值取2009年试验数据64 130 pF，Kt≈346.7。C2异常后为C'2，Kt不变，C1不变，则≈2 252.9，一 次 电 压U≈131 kV， 则计算得二次电压U'≈58.1 kV，与实际测得值相符，C相测量电压偏低为C2异常引起。

第二，对异常CVT开展准确度试验，试验结果不满足要求，以准确级0.2为例，比值差最大为-2.961%。

第三，对异常CVT开展交流耐压试验和局放试验，试验结果不满足要求。测试电压下局放量远大于5 pC，压变下节电容局放量为约6 000 pC，维持5分钟后为100 pC。

第四，常CVT耐压局放试验后，压变C12电容变化量3.97%，C2电容变化量5.92%，较局放耐压前，C12电容量出现异常，C2变化量变大。

（3）解体检查。对异常CVT下节电容解体，共发现4个明显放电点——C12两个、C2两个，判断C12出现两个放电点为耐压局放过程中出现。

（4）异常原因分析。分析试验结果及解体检查情况，220 kV某变电站副母压变C相二次电压偏低，是由于下节电容C2部分电容单元被击穿导致。

2.2 220 kV某变电站正母压变二次电压偏高异常

（1）异常现象。2017年，某变电站正母压变运行过程中报副母压变3U0异常告警，运维人员现场实测正母压变3相二次电压，正母压变A相电压偏高，与告警情况相符，如表3所示。其中，正母压变型号：TYD3 220/√3-0.01H；出厂日期：2009年7月。

表3 220kV正母压变3U0异常数据表

（2）试验情况。第一，对正母压变开展介损电容量试验，结果见表4。试验结果显示，副母压变C相C2电容量异常。

表4 正母压变介损电容量试验数据

试验结果显示，正母压变A相C12电容量异常，C12位于下节电容。

将相关数据开展分析，Kt≈344.7。C12异常后，C12≈12 196，Kt不变，C2不变，则K≈2 170.5，一次电压U≈130.7 kV，则计算得二次电压U’≈60.22 kV，与实际测得值相符，C相测量电压偏低为C2异常引起。

第二，对异常CVT开展准确度试验，试验结果不满足要求，以准确级0.2为例，比值差最大为2.005%。

第三，对异常CVT开展交流耐压试验和局放试验，试验结果不满足要求。1.2Um/√3测试电压下局放量远大于5 pC，下节电容局放量50 pC，并且在耐压试验过程中击穿，无法再次升压。

（3）异常原因分析。分析试验结果，220 kV某变电站正母压变A相二次电压偏高，是由于下节电容C12部分电容单元被击穿导致。

2.3 220 kV某变电站副母压变二次电压偏高异常

（1）异常现象。2005年，220 kV某变电站变报“220 kV副母压变电压异常”，运维人员对副母压变二次电压进行现场测量，测得压Uab为104 V、Ubc为113 V、Uca为114 V，对地电压Ua为59 V、Ub为58 V、Uc为72 V，与保护装置中显示的电压基本相同。

副母压变型号为：TYD220/√3—0.02H；出厂日期：2001年。

（2）试验情况。对副母压变C相开展介损电容量试验，结果如表5所示。试验结果显示，副母压变C相上节电容C11电容量异常，上节电容介损异常。

表5 异常CVT介损电容量试验数据

试验结果分析判断，该CVT的上节电容可能存在电容单元击穿的情况。

（3）解体检查。对异常CVT的上节电容解体，发现有多次电容元件击穿，拆除芯子包封件后发现击穿部位基本成一条直线，由上往下数，为第1、2、3、4、5、9、11、13、21、33、34、35、36、39元件共有14个元件发生了击穿，CVT上节电容解剖情况如图2所示。

图2 异常CVT上节电容解剖情况

（4）异常原因分析。试验结果及解体检查情况，220 kV某变电副母压变C相二次电压偏高，由于上节电容C11部分电容单元被击穿。

3 结束语

当 CVT 二次电压偏高或偏低、时，一般为电容单元电容被击穿。案例 1 和案例 2 试验可以看出，当电容单元存在异常时，在耐压和局放过程中，击穿数量迅速增加，如不及时退出运行，试验证明，在过电压作用下，电容单元将快速击穿，当整个电容单元形成贯穿性击穿后，很容易导则一次电容的爆炸事故。

针对上述典型异常，应加强 CVT 的巡视和维护。

（1）监测 CVT 二次电压，及时掌握 CVT 内部存在的问题。当 CVT 发生部分电容损坏或绝缘异常等情况时，二次侧电压会发生相应变化，如三相 CVT 的 3U0 电压值会变大，各相间电压幅值将出现较大差值，单相电压超出正常值等现象。从 CVT 异常到发生损毁事故一般有一段时间。为及早发现 CVT 异常情况，避免设备事故的发生，可通过采集相关电压量，并进行变电站监控系统后台处理，实现CVT 在线监测，及时发现异常并报警。主要技术方案是利用测控装置采集的线路及母线电压值，上送至后台，在后台进行逻辑分析、判断，输出告警信息。

（2）运维巡视过程中，应定期实测 CVT 二次电压，并做好记录。

（3）当 CVT 二次电压异常时，应尽快安排停电试验，对试验不合格的电容设备，应及时安排更换。