郭 晓，周 刚，李锐锋，田烨杰

（国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314000）

由于电容式电压互感器（CVT）具有耐电强度高、绝缘裕度大，且在运行中能抑制铁磁谐振，同时可以搭载通信信号，在测量、保护及遥控等方面有积极作用，因此在35 kV 及以上的电力系统中广泛应用[1]。本文通过对一起220 kV 母线电容式电压互感器故障的现场进行分析，剖析了CVT的基本结构、工作原理，进一步分析归纳了CVT在运行中常见的故障类型及预防措施，同时分析了一般对于CVT 检测过程,通过案例分析了故障原因、故障类型，并针对性提出了处理情况以及预防这些故障的措施和建议。

1 事件概况

监控发现某220 kV 副母压变3U0告警，告警电压2.7 V。三相电压：A 相132.87 V，B 相131.71 V，C相135.83 V。C相电压偏高，初步怀疑上节电容存在局部击穿，计划结合综合检修进行检查。

2 设备情况

现场检查表明CVT及其他装置仍处于正常运行状态。具体参数为：某220 kV 副母线电压互感器，型号为TYD3-220/ 3-0.01H，出厂时间为2009 年7月1日，投运时间为2010年6月29日，并且上次检修时间为2016年4月30日。

3 检查分析与处理情况

2021年4月30日对某220 kV副母线电压互感器进行了诊断性试验，具体试验数据如下所示（试验温度：28 ℃；试验湿度：35%）。

3.1 绝缘电阻试验情况

从表1 可以看出，绝缘电阻没有明显变化，因此电磁单元内部各部件绝缘电阻正常。

表1 绝缘电阻试验情况

3.2 损耗与电容量试验情况

表3 变压比检测

从介质损耗与电容量试验数据结果可以看出，C 相耦合电容C11（上节）的介质损耗tgδ和电容量变化均不符合标准Q/GDW1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》中第5.6.1.1中规定的CVT巡检及例行试验项目中“电容式电压互感器的电容量初值差应不超过±2%（警示值）；介质损耗因数≤0.0025（膜纸复合）（注意值）”的规定，因此基本可确定该电容单元绝缘出现明显劣化现象。

4 故障原因分析

4.1 CVT的基本结构及工作原理

如图1 所示，220 kV 电路中的CVT 主要由电容分压器和其他电磁单元组成（包含补偿电抗器L、中间变压器T及阻尼装置等），电容分压器又包括高压电容器C1（包含上节C11和下节C12）和中压电容器C2。

图1 220 kV CVT结构示意图

二次侧的电压值须要由电容分压器的分压比KU进行计算。

式中：C11为耦合电容（上节）；C12为耦合电容（下节）；C2为分压电容（下节）。其中U1为高低压端子之间的电压差，U2为中压端子上所加的电压。二次绕组的电压可以通过U2与中间变压器的变比的比值得到。

4.2 电容式电压互感器（CVT）常见的故障类型分析

在实际运行中，CVT的常见故障类型一般分为以下几种。

4.2.1 过热故障

CVT的过热故障也是在运行中较为常见的故障之一，如当流过CVT的电流过大，内部结构产生物理化学反应引起局部过热，当温度长时间明显高于环境温度时，称之为过热，从而引起热老化，而长时间的过热如不能及时冷却即会产生烧毁，严重者还可能产生爆炸，影响电网的安全[2]。而预防故障的方法就是定期利用红外测温装置对设备进行检测，同时密切关注是否有过热引起烧蚀的迹象，定期进行维护。

4.2.2 局部放电故障

CVT的局部放电故障主要原因一般CVT组件受潮或者不完全真空引起，受潮会引起局部凝结水汽，由于水汽导电性，在高电场下产生局放[3]；而如密封不严会使外界的杂质陆续进入元件内，长时间引起局部放电。因此，如要预防局部放电故障就要通过定期测量绝缘电阻和介质损耗，一旦发现缺陷应第一时间进行维护。

4.2.3 绝缘老化故障

常年运行于较为恶劣的环境中，如高温、污染严重等，会加速设备的寿命老化，使设备的性能提前降低，因此在选择设备时也要根据环境的条件来选择，同时巡检的周期也要根据环境适当进行调整。

4.2.4 产品质量引起的故障

在实际工程中产品的厂家、批次的差异，很可能出现有一些质量不过关的产品，也有的元件是因维护而更换的，更换产品与原产品的标准也有一定差异而引起故障。为了避免此类故障，须在施工时对质量严格把关，进行充分的试验。同时对出现故障的元件批次进行跟踪，避免出现同类故障，做到超前防范。

4.3 电容式电压互感器（CVT）的故障检测方法

在对CVT进行检测试验时，一般要经过如图2所示的步骤：

检测外观时一般须对CVT金属件外露表面的防腐蚀层涂层进行检查，保证瓷套的完好性，然后须进一步检查元件的密封和焊接情况，避免出现漏油现象。已知的影响绝缘电阻测量的因素有：湿度、温度、表面脏污和受潮、被测设备剩余电荷、兆欧表容量的影响[4]。通过测量电容值和损耗tgδ可以有效对CVT的性能进行检验。

经现场检查与试验，如图1 所示，当C相耦合电容C11增大时，电容式电压互感器分压比KU=由出厂时的6.37 下降为6.22，减少为出厂时的97.6%。当中间变压器变比未发生改变时，C 相电容器一次端子对二次端子的变比K也将下降为正常状态的97.6%左右。由试验结果可知，AB 相一次对dadn 的变比均在1250 左右，因此C 相电容器未出现绝缘层击穿前，其一次对dadn 的变比也应在1250 左右。当出现绝缘层击穿后，C 相一次对dadn 的变比变为1250×97.6%=1220，该值与C相实测值1220吻合。另外，从三相变比看，当C相变比变为1220后，考虑变比测量误差和三相相角误差，2.48 V与告警值2.6 V基本吻合。

综上，此次220 kV 副母线3U0越限报警的原因为C相耦合电容C11（上节）绝缘劣化，使电容量增加。电容量的变化引起了电容器分压比的变化，从而三相电压不平衡量增大，进而导致C 相压变变比误差增大，最终引起3U0越限报警。后期，对三相电压互感器进行了整体更换，更换后3U0越限报警消除。现场对C相耦合电容C11（上节）进行了多次试验，试验结果基本一致，考虑其电容量和介质损耗均超过规程要求，怀疑其为电容元件层间绝缘存在击穿现象。

5 后续措施

经现场检查与试验，可以看出：

3U0越限报警虽已消除，但导致C 相耦合电容C11（上节）绝缘劣化的原因尚未明确，可能是由于产品本身质量的原因，建议对该批次电压互感器加强关注，重点排查，尤其是介质损耗或电容量增长较快或试验数值已经较大的设备，同时要及时整理完整的设备缺陷报告，指导以后工作的开展。

须查看元件投运的时间，如长期运行，可能是绝缘老化，同时须进一步开展绝缘油试验并返厂解体检查，以确认该绝缘劣化的最终诱因。

6 结束语

随着电容式电压互感器在中高压电力系统中的广泛应用，统计表明其出现故障量也随之增加，经过现场试验证明，CVT 的故障一般与其结构原理、工艺质量、日常维护频率有密切关系。本文通过分析研究某220 kV 变电站的电容式电压互感器3U0越线告警缺陷，分析得出告警的原因为耦合电容绝缘劣化引起的。除此以外，通过分析其他事故案例均存在此类问题。因此须不断加强设备的维护和定期检测。在以后的CVT验收中将此项作为一个重要标准，从而避免此类型异常再次出现，保证电网的安全稳定运行。