徐文

（广东电网公司珠海供电局，广东省  珠海市  519000）

摘要：

电容式电压互感器是电网运行中不可或缺的重要设备，其主要是由电容分压器和电磁单元两部分组成。由于它结构简单且可兼具多种设备的功能，近几年，在电力系统中得到广泛应用。但由于厂家工艺、产品本身问题等原因，电容式电压互感器发生的故障也不少，本文就今年发生的一起电容式电压互感器三相电压不平衡故障进行分析。

关键词：电容式电压互感器  电容量  分压电容

With 220 kV capacitive voltage transformer three-phase voltage unbalance fault analysis

Xu Wen

(Zhuhai Power Supply Bureau, Zhuhai 519000, China)

Abstract: Capacitor voltage transformer is integral and important equipment in the power network operation. Its mainly consist of capacitive voltage divider and electromagnetic unit. Because of its simple structure and combines the functionality of multiple devices，in recent years, is widely used in the power system. But due to the manufacturer process，the product itself problem and so on，capacitor voltage transformer failure often occurs。This article will analyze this year’s unbalanced three-phase voltage of capacitor voltage transformers fault。

Key words: capacitor voltage transformer; capacitance partial; pressure of the capacitance

引言：

电容式电压互感器是一种由电容分压器和电磁单元组成的电压互感器。其设计和内部接线使电磁单元的二次电压实质上与施加到电容分压器上的一次电压成正比，且在连接方法正确时其相位差接近于零。下文将结合今年我局产生的一起电容式电压互感器三相电压不平衡故障为例，从多个角度寻找原因，最后解决了问题，并提出了相关经验总结。

1   故障现象

   型号TYD220/-0.01H的电容式电压互感器是由西安电力电容器厂生产的产品。我局某220KV变电站220KV I母TV使用该型号产品，出厂日期为2002年6月，投产日期为2003年12月。2012年3月11日，监控反映其二次侧电压不平衡，其中A相偏低，此时220KV I母、II母并联运行，母差保护屏显示的I、II段母线二次电压如表一所示。

表一 220KV I、II母TV母差保护屏显示二次侧电压

初步判断为220KV I段母线电压互感器A相故障造成I母三相电压不平衡。接到反映的情况后，检修部门立即派人员联系厂家了解该电压互感器内部具体构造，并组织技术人员到现场对该电压互感器进行诊断性试验，并查找异常原因。

2   设备结构

电容式电压互感器由电容分压器和电磁装置两部分组成。电容分压器部分由耦合电容器和分压电容器叠装而成。电容器的瓷外套内装有用薄膜与电容器纸复合材料为介质的多个相串联的电容器元件，并以绝缘油进行真空浸渍。电容器为全密封结构，各电容器之间用螺栓连接。电磁装置由中间变压器、补偿电抗器和阻尼器等组成，密封于充油钢制箱体内，此箱体也作为分压电容器底座。（见附图一、二）

图一 电容式电压互感器结构简图

图二    电容式电压互感器设备外观图

其中C11由80个电容单元串联而成，C12由55个电容单元串联而成，C2由25个电容单元串联而成，通过电容分压，再将高压由中间变压器T转为二次侧低压输出，供保护计量使用，其中1a-1n、2a-2n为计量端子，da-dn为保护端子。

3   故障分析

根据设备内部结构，技术人员分析二次侧电压偏低的可能为两种情况造成：1、二次侧绕组匝间短路，导致中间变压器变比增大，使二次电压偏低；2、分压电容C2电容单元被击穿，导致C2电容量增大，使C2分得的电压降低，最终使得二次电压降低。

厂家和技术人员到达现场后，首先在220KV场地I母TV端子箱处对I母TV计量和保护的二次端子进行了电压测量。数据如表一所示：

表二  220KV I母TV场地端子箱测得二次侧电压

由数据可知，A相电压互感器供保护与计量用的二次电压同时降低，且降低幅度相同，因为互感器保护与计量二次绕组同时发生相同匝数的匝间短路的概率极低，所以可以基本排除二次绕组匝间短路造成电压降低的情况。

随后技术人员采用正接法将A相TV分为上下两节进行了电容量的测量，与2007年进行的预防性试验数据进行比较，电容量无明显变化，数据如表三所示：

表三  A相电压互感器上、下电容器电容量的测试数据

为了进一步查找原因，技术人员采用CVT自激法对下节分压电容器的C12和C2两个分压电容器进行了车辆，测量了两个分压电容的电容量，并与出厂值进行比较，发现C2的电容量有明显的变化，增幅达4.01%，如表四：

表四  采用自激法测得C12、C2电容量

由厂家资料得知，C2是由25个相似的电容单元串联而成，如果其中一个电容单元被击穿，C2电容量的增幅应为4%，与测试所得结果相符。

根据C11、C12和C2的电容量初值便可算出在正常状态下C2两端的电压应为电压互感器承受总电压的15.8%；当C2电容量发生变化后，C2两端的电压变为总电压的15.4%；在中间变压器不发生故障的情况下，C2两端电压的变化量应与二次电压的变化量相符合，计算得知15.4%/15.8%=0.975，而57.9/59.4=0.975，两者的变化量完全吻合。所以，C2的电容量增大后所导致的结果与A相TV二次电压偏低的现状相符，从而也旁证了A相电压偏低的原因应该为C2串联的25个电容单元中有一个发生击穿。

4   经验总结

1、电容式电压互感器的电容部分往往由很多个电容单元串联而成，110KV在80个左右，220KV在160个左右，当其中一个电容单元发生击穿时，其整体的总电容量的变化较小，仅为1%左右，由于试验设备及人员操作的原因，普通的正接法测电容量，不易发现分压电容的电容量，可较为灵敏的发现分压电容器电容量的变化，以便于掌握设备的真实状态。

  2、当击穿的电容单元不是位于分压单元时，因其串联的电容单元较多，对二次的输出电压影响较小，互感器可以继续使用；如果击穿的电容单元位于分压部分时，单个电容击穿即可使得二次输出电压降低2%—3%，因此，针对这一类故障，可以结合二次电压的变化来及时发现故障。

参考文献

[1] 张一尘 高电压技术（第二版）    北京：中国电力出版社 2007

[2] 许艳阳 变电设备现场故障与处理  北京：中国电力出版社 2008

附：

作者简介：徐文，男，助理电气工程师，工学学士，变电检修技师，主要从事变电一次设备检修专业工作。