330kV烏蘭變電站330kV龍烏線A相電容式電壓互感二次電壓異常升高的原因分析

摘 要：在青海電網系統中，CVT一般應用于110kV及以上電壓等級，但是由于受設計水平、制造工藝和原材料等多種因素的影響，存在的質量問題也較多，在現場運行中故障率遠遠高于常規的電磁式電壓互感器和耦合電容器，最常見的表現為：電磁裝置二次輸出電壓異常、故障錄波裝置動作等，嚴重時導致主絕緣介質擊穿，引起電容器爆炸等惡性事故，運行中如不能及時發現異常情況，就會威脅電網的安全運行。文章根據TYD330/-0.005H型CVT的結構特點，分析了330kV CVT內部部分電容絕緣擊穿后，導致CVT二次電壓異常升高的主要原因，對于CVT現場故障的定位分析具有指導意義。

關鍵詞：CVT；二次電壓異常升高；分析

1 前言

CVT是電容式電壓互感器的英文（Capacitor Voltage Transformer）縮寫的簡稱。相對于傳統的電磁式電壓互感器而言是一種較新型產品，由電容分壓器（包括主電容器C1，分壓電容器C2）、中間變壓器（T）、補償電抗器L、保護裝置F及阻尼器D等元件組成，它利用電容分壓器將輸電電壓降到中壓（10～20 kV），再經過中間變壓器降壓到100V或100/ V供給計量儀表和繼電保護裝置。CVT具有造價低（110 kV及以上產品）、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備的功能，它主要用于測量、繼電保護、長距離通信、遙測等方面，同時在實際應用中又能可靠阻止鐵磁諧振，且具備良好的瞬變響應特性等，因此近幾年來在青海電網中得到廣泛應用，尤其在變電站線路出口上代替耦合電容器得到廣泛應用。

2 故障過程

2013年06月15日16時30分，青海省檢修公司330kV烏蘭變電站在電網正常運行條件下，330kV故障錄波器動作。故障發生后，相關專業人員在該CVT二次輸出端子處分別測量2組接入故障錄波裝置的電壓繞組輸出電壓值。測量發現330kV 龍烏線CVT的A相主二次繞組電壓由正常時的57.7V升至63V（該故障錄波裝置的啟動電壓上限值和突變量分別整定為60V和8V），開口繞組電壓由正常的0.3V左右升至5.5V（該故障錄波裝置的啟動電壓上限值和突變量分別整定為6V和4V），由此斷定該CVT開口繞組電壓突變量已超過故障錄波裝置動作整定值，從而致使故障錄波裝置動作。

3 故障原因的分析判斷

為了方便故障分析的說明和論述，現將其結構原理圖（圖1）介紹如下：

圖1 CVT的結構原理圖

該CVT為組合式單柱結構，由電容分壓器和電磁裝置兩部分組成。電容分壓器由高壓電容C（由上節電容C11、中節電容C12、下節電容C13串聯組成）和分壓電容C2組成，均為瓷套外殼，瓷套內充滿絕緣油，其中C11安裝在上節瓷套內，C12安裝在中節瓷套內，C13 和分壓電容C2 安裝在下節瓷套內。電磁裝置由中間變壓器T、補償電抗器L、保護裝置P、阻尼器Z組成，均裝在CVT下部的油箱里，油箱內灌注絕緣油，油面至箱頂留有規定的空氣間隙，用以補償油體積隨溫度變化。電磁裝置的中間變壓器的一次端子B在下節瓷套內，且連接在下節電容C13 和分壓電容C2 之間。3個二次繞組的接線端子1a-1n、2a-2n、da-dn通過油箱正面的接線盒引出，X端在出線盒接地，其結構原理如圖1所示。接載波裝置時，N、X端打開。

3.1 試驗分析

該CVT故障時系統運行正常，經相關技術人員仔細復測、比較、分析，在排除故障錄波裝置及接入的二次回路異常后，認為該CVT內部異?？赡苄暂^大。故障發生后，為了查找該CVT二次電壓異常升高的真正原因，2013年06月15日17時15分，將330KV 龍烏線CVT退出運行，對A相CVT進行檢查、分析、判斷。

按照Q/GDW 168-2008《輸變電設備狀態檢修試驗規程》中對CVT試驗的要求：當二次電壓異常時，對于多節串聯的的電容器應分節獨立測量。因此就要分別測量上節電容C11、中節電容C12、下節電容C13 和分壓電容C2的電容值。

對于上節電容C11、中節電容C12電容值的測量，拆除CVT的A點與外界連接的一切引線，采用正接法，分別進行測量即可。由于中間變壓器T一次繞組端子B在下節瓷套內，瓷套上沒有引出，只能采用自激法進行下節電容C13 和分壓電容C2電容值的測量，測量接線如圖2、圖3所示。

測量前，應將中間變壓器T的二次繞組1a-1n 和2a-2n斷開，將阻尼電阻Z接上，X端接地，然后通過輔助二次繞組da-dn施加電壓。由于分壓電容C2 的下端點δ的絕緣水平較低，出廠時的交流耐壓值僅為4kV，因此在測量時電橋的試驗電壓不能超過此限值，即二次繞組da-dn上的電壓不能超過：4000/（30000/100） ≈13V （B點額定電壓為30kV）。盡管試驗電壓低于電橋的額定試驗電壓，但因C12、C2的值較大，因此4kV試驗電壓也完全滿足電橋測量靈敏度的要求。

分別將各次的測試結果列入表1，從測試結果可以看出，上節電容C11、中節電容C12、分壓電容C2 電容量初差值、介損tgδ均符合Q/GDW 168-2008《輸變電設備狀態檢修試驗規程》要求：電容量初值差不超過±2%，介損因數≤0.25% ，而下節電容C13初差值已達到+45.79%，是交接時的1.52倍，介損tgδ增長迅速，是交接時的92倍，很明顯說明：下節電容 C13絕緣已嚴重受潮，并有擊穿現象。

經理論計算該CVT故障狀態下主二次繞組A相電壓為62.5V，這與該CVT實際運行時主二次繞組測量電壓63V基本吻合，說明測量過程與計算分析結論正確。

3.2 解體分析

2013年06月16日12時30分，將故障相CVT運回解體檢查，以便進一步剖析C13內部故障原因。根據解體分析，由于該CVT的下節電容C13引線套管密封破壞，下節電容C13的絕緣油滲漏到電磁單元油箱中，導致下節電容C13因缺油受潮而擊穿，使 C13 電容量和介損tgδ增大，從而導致二次繞組電壓升高，三相電壓輸出不平衡，開口三角繞組輸出5.5V電壓，致使故障錄波器動作。

4 結論及建議

4.1 根據試驗分析和解體分析，可以判斷330KV龍烏線路A相CVT二次電壓升高的主要原因是：下節電容C13引線套管密封破壞，下節電容C13的絕緣油滲漏到電磁單元油箱中，導致下節電容C13因缺油受潮而擊穿，使 C13 電容量和介損tgδ增大，從而導致二次繞組電壓升高。

4.2 若CVT出現二次電壓異常升高現象，需分析原因。在檢查故障錄波器裝置及二次回路正常后，應及時停電測量電容值及介損tgδ，避免故障進一步惡化而發展為擊穿爆炸事故。

4.3 CVT在投運1年內應測量電容值，每節電容初差值不應超過±2%，如超過此范圍應查明原因。若電容初差值大于1%時，應縮短試驗周期跟蹤其變化趨勢，并進行綜合分析判斷。

4.4 對于在瓷套上沒有引出B端子的CVT，可采用自激法進行測試下節電容C13及分壓電容C2的電容值及對應的介損tgδ，進而可以定位分析故障部位。因此自激法是定位判斷B端子沒有引出CVT故障的有效方法。

4.5 330kV CVT下節電容C13低壓引線套管是CVT密封結構的薄弱部分，應在設計制造、運輸、安裝和運行維護等方面引起足夠重視。

4.6 一般情況下，電磁裝置部分中間變壓器T的接地連接點（即X點）是引至二次接線盒內接地的，建議可將X點引出，可通過X點進行在線或帶電測量CVT在運行過程中的容性泄漏電流，以便準確掌握運行中CVT的絕緣狀況。

參考文獻

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