【摘 要】電容式電壓互感器作為各種測(cè)量、計(jì)量、儀表和繼電保護(hù)的重要器件，是電氣二次回路與一次系統(tǒng)相聯(lián)絡(luò)的樞紐，在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著把高電壓按比例變成低電壓的任務(wù)。本文闡述了電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理，介紹了電容式電壓互感器的特點(diǎn)，探討了電容式電壓互感器的常見故障原因及檢查項(xiàng)目，分析了電容式電壓互感器的故障案例。

【關(guān)鍵詞】電容式電壓互感器 結(jié)構(gòu)原理及作用 特點(diǎn) 常見故障 故障案例

電容式電壓互感器一般適用于110kV及以上電壓等級(jí)，可兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設(shè)備的功能，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中又能可靠阻尼鐵磁諧振和具備優(yōu)良的瞬變響應(yīng)特性等。隨著電力系統(tǒng)中電容式電壓互感器應(yīng)用數(shù)量的巨大，不僅在變電站線路出口上使用，而且大量應(yīng)用在母線和變壓器出口上代替電磁式電壓互感器。

1電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)介

電容式電壓互感器（CVT）包括電容分壓器和電磁裝置兩部分。電容分壓器又包括高壓電容器C1（主電容器）和串聯(lián)電容器C2（分壓電容器）、中間變壓器T、補(bǔ)償電抗器L、阻尼裝置Z及保護(hù)裝置f等元件組成，其中C1由C11、C12兩個(gè)電容串聯(lián)組成。電磁裝置將分壓電容器上的電壓降低到中壓（10～20kv），再經(jīng)過中間變壓器降壓到所需的穩(wěn)定的二次電壓值100v或100/√3v，供繼電保護(hù)和計(jì)量、測(cè)量等回路使用。

2電容式電壓互感器的特點(diǎn)

從整體角度分析，電容式點(diǎn)互感器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在維修中比較方便，并且具有非常強(qiáng)的絕緣耐壓作用，具備非常強(qiáng)烈的可靠性。此外，電容式電壓互感器的體積比較小，電容分壓器可以形成高頻載波的耦合電容器，能夠有效節(jié)省投資以及設(shè)備所形成的占地面積。眾所周知，在電力系統(tǒng)之中電壓互感器是一項(xiàng)極其重要的組成部分，主要是按照相應(yīng)的比例將高壓積極轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪?，這樣一來，不僅可以為系統(tǒng)的電氣測(cè)量裝置提供方便，并且能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝置的自動(dòng)化裝置。傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器會(huì)導(dǎo)致鐵磁諧振現(xiàn)象，而利用電容式電壓互感器不僅不會(huì)形成這一現(xiàn)象，并且由于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且造價(jià)比較低，現(xiàn)如今在高壓系統(tǒng)中得到廣泛利用。

3電容式電壓互感器的常見故障原因及檢查項(xiàng)目

3.1 常見故障原因

（1）引發(fā)電壓互感器二次回路故障的原因：1）在整個(gè)回路之中積極連接電纜短路現(xiàn)象。2）由于二次回路導(dǎo)線發(fā)生受潮以及腐蝕等現(xiàn)象引起單相接地，從而導(dǎo)致兩相接地短路。3）由于二次回路導(dǎo)線內(nèi)部存在金屬短路的缺陷，導(dǎo)致二次回路短路。4）戶外端子箱發(fā)生嚴(yán)重受潮，端子聯(lián)結(jié)處產(chǎn)生銹蝕。5）電壓互感器接線中的隱患。6）在預(yù)試、檢修過程中遺忘接線。7）電壓切換開關(guān)接觸不良。（2）外殼之間與繞組或者與引線之間會(huì)出現(xiàn)火花放電的現(xiàn)象，這種情況則說明在繞組的內(nèi)部絕緣會(huì)產(chǎn)生損壞或者接觸不良的現(xiàn)象。（3）在電壓互感器內(nèi)會(huì)出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象則說明連接的部位出現(xiàn)松動(dòng)或者互感器的高壓側(cè)絕緣損傷等。（4）電壓互感器由于因?yàn)殍F芯短路導(dǎo)致故障過熱等出現(xiàn)高溫等現(xiàn)象，這樣一來，則會(huì)導(dǎo)致油位出現(xiàn)上升等現(xiàn)象，并且由于膨脹作用產(chǎn)生漏油等現(xiàn)象。

3.2 檢查項(xiàng)目

（1）需要觀察電壓互感器的瓷瓶是不是清潔或者完整，觀察是否出現(xiàn)裂縫與放電的現(xiàn)象。（2）需要對(duì)電容式的電壓互感器進(jìn)行檢查，了解電壓互感器的外殼是否出現(xiàn)漏油或者滲漏等現(xiàn)象，要保證油位處于正常范圍之內(nèi)，并且不會(huì)出現(xiàn)油色變化等。（3）電壓互感器的接點(diǎn)或者引線會(huì)不會(huì)出現(xiàn)過熱、發(fā)紅以及斷股等現(xiàn)象。（4）在電壓互感器的整體運(yùn)行之中，如果本體不會(huì)出現(xiàn)不均勻的噪音或者異常的音響。（5）在對(duì)二次回路的電纜進(jìn)行檢查的時(shí)候，需要對(duì)電纜以及導(dǎo)線是否出現(xiàn)腐蝕與損傷現(xiàn)象進(jìn)行了解。（6）要對(duì)所接表計(jì)指示是否正常，相應(yīng)的保護(hù)裝置是否有誤等。（7）要對(duì)端子箱的基本情況進(jìn)行了解，對(duì)其受潮情況進(jìn)行分析與了解。（8）電壓互感器的二次接線部分是不是清潔，是不是有放電痕跡等，并且二次側(cè)和外殼的接地是否出現(xiàn)良好的現(xiàn)象。（9）在電壓互感器的整體運(yùn)行的過程中，本體是不是出現(xiàn)比較明顯的溫度升高或者出現(xiàn)異味等現(xiàn)象。

4電容式電壓互感器的故障案例分析

4.1 故障現(xiàn)象

某個(gè)500kV變電站，500kV線路A相電容式電壓互感器在電網(wǎng)正常運(yùn)行條件下，發(fā)生故障，與之相關(guān)的保護(hù)誤發(fā)信號(hào)，3個(gè)二次電壓線圈全部無電壓輸出。該電容式電壓互感器型號(hào)為TYD500/√3-0.005H。該電容式電壓互感器由4節(jié)瓷套外殼的電容分壓器和安裝在下部油箱的電磁單元兩部分構(gòu)成，其中C11，C12、C13分別安裝在1～3節(jié)瓷套內(nèi)，C14和分壓電容C2共裝在第4節(jié)瓷套內(nèi)；其電容量分別為：C11=19499pF，C12=19703 pF，C13=19868 pF，C14和C2串聯(lián)后的電容量為19636 pF（其中C14=23856 pF，C2=116920 pF），油箱電磁單元中變壓器的一次端A在第4節(jié)瓷套內(nèi)，連接在C14和C2之間，3個(gè)二次繞組的接線端子alxl、a2x2、afxf通過接線盒引出，X端在出線盒接地。

4.2 故障原因分析

此外，如果假設(shè)電容的分壓器存在缺陷，那么該節(jié)所承擔(dān)的電壓是比較少，如果其它的節(jié)所承受的電壓比較高，那么則會(huì)導(dǎo)致整臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)異常，此外，二次電壓在輸出之后不僅不是正常值，并且在一定程度上會(huì)導(dǎo)致異音出現(xiàn)損壞。如果電磁單元的變壓器出現(xiàn)一次側(cè)斷線的現(xiàn)象，那么電壓將無法得到正常傳遞，并且會(huì)導(dǎo)致二次電壓輸出受到阻擾。因此，可以得知，電容式電壓互感器如果可以承受正常電壓，那么在積極結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中，可以對(duì)失去電壓的原因進(jìn)行分析。其中，根據(jù)筆者的研究調(diào)查，之所以出現(xiàn)故障原因主要包括：（1）油箱的電磁單元會(huì)出現(xiàn)燒壞以及潮濕的現(xiàn)象。（2）電磁單元中的變壓器相并聯(lián)的氧化鋅避雷器會(huì)出現(xiàn)擊穿導(dǎo)通。（3）電磁單元變壓器會(huì)出現(xiàn)一次引斷線或者接地的現(xiàn)象。（4）分壓電容器會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

4.3 查找故障原因的試驗(yàn)方法

由于設(shè)備高大，引線沉重，周圍設(shè)備全部帶電，拆除引線的難度和危險(xiǎn)性都比較大，故本次試驗(yàn)采用不拆頭的電氣試驗(yàn)方法。在電容式電壓互感器上端H點(diǎn)接地狀態(tài)下，從二次線圈al xl反向加壓，在第4節(jié)瓷套上端B處直接測(cè)量一次電壓，試驗(yàn)接線圖1如下。

圖1

圖1中，C11，C12，C13串聯(lián)后的電容量Cla=1/（1/C11+1/C12+1/C13）=6563pF若在二次線圈al xl上，加Ua1xl=10V的電壓，在電容式電壓互感器正常狀態(tài)下，B點(diǎn)測(cè)的電壓的理論值UB，而原理圖中：UA=（UAn/Ua1x1）×10V=（13KV/100/√3 v） ×10V=2.25KV。故：UB=UA/（1+C12/C14）=1.77KV。即B點(diǎn)應(yīng)測(cè)量到1.77kV的電壓。但在實(shí)際加壓過程中，電磁單元變壓器二次側(cè)電流急劇上升，試驗(yàn)變壓器過流掉閘，電容式電壓互感器的B點(diǎn)測(cè)不到電壓，進(jìn)一步說明分壓電容器C2或油箱電磁單元部分短接，電壓不能反向傳遞。

4.4 故障處理

通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)論進(jìn)行分析，在懷疑電磁單元變壓器一次接地可能由并接的氧化鋅避雷器擊穿導(dǎo)通引起的同時(shí)，需要及時(shí)準(zhǔn)備好一些常規(guī)的絕緣材料，在將電容式的電壓互感器進(jìn)行檢查的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)電磁單元的變壓器之間的聯(lián)結(jié)線會(huì)與箱殼進(jìn)行碰撞，這樣以來不僅會(huì)出現(xiàn)明顯的燒傷放電痕跡，并且可以將電磁單元的變壓器的電阻數(shù)值保持在10GΩ以上，在將聯(lián)結(jié)線縮短的時(shí)候，需要將絕緣材料進(jìn)行固定，等到回裝完畢之后，需要再用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)電容量以及介質(zhì)損失角進(jìn)行測(cè)量，介質(zhì)的損失角如果小于0.1，那么相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果與相關(guān)理論保持一致，在經(jīng)過投入后運(yùn)行比較正常，那么故障點(diǎn)則會(huì)得到消除。

5結(jié)語

電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，由于受設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)、工藝水平和原材料等多種因素的限制，投運(yùn)后發(fā)生故障，就會(huì)影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。在實(shí)際工作中，要求運(yùn)行人員加強(qiáng)運(yùn)行巡視，檢修人員認(rèn)真做好每年的預(yù)試工作，建議變電站內(nèi)裝設(shè)容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電容式電壓互感器的電容量及介損值的變化，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行工況，有效降低電容式電壓互感器的故障發(fā)生率，確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：蘇妍（1983—），女，漢族，研究生，工程師，現(xiàn)從事供電企業(yè)電能計(jì)量工作。