電容式電壓互感器二次電壓異常分析與處理

譚其勇

摘 要 本文根據電容式電壓互感器（CVT）的結構和工作原理，分析了北海供電局220kV沖口變電站220kVⅠ段母線電容式電壓互感器二次電壓降低的原因，提出了處理措施及運行防范措施，并提出了關于CVT產品技術發展的若干看法。

【關鍵詞】變電站 電容式電壓互感器 二次電壓降低 處理措施 技術發展

1 原因分析

1.1 CVT原理簡介

電容式電壓互感器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）和串聯電容器C2（分壓電容器），其中C1由C11、C12兩個電容串聯組成。電磁裝置將分壓電容器上的電壓降低到所需的穩定的二次電壓值，供繼電保護和計量、測量等回路使用，其接線原理圖如圖1所示。

1.2 停電試驗分析

針對220kV沖口變電站220kVⅠ段母線電容式電壓互感器二次電壓降低的原因，首先是繼電保護人員對相關的二次回路進行了詳細檢查，測量各節點的電壓值，結果發現從主二次繞組到接線端處引出的電壓就下降了，并非由二次回路引起，這說明可能是CVT內部有局部故障。為了查清CVT內部出了什么問題，8月25日，高壓試驗工作人員對CVT進行停電試驗，部分試驗結果如表1所示。

電壓異常未發生前，同年4月及上次預試測試數據，與電壓異常后，缺陷相B相停電測試電容值及介損的比對數據如表2所示。

結論：電壓異常后，停電測試，由以上數據明顯可見，在無法與額定電容量對比情況下，只能三相進行比對，B相電容分壓器C2電容量比其它兩相大2000PF左右，明顯增大。同時，B相電容分壓器C2的介損值為0.211%，雖然未超出規程規定的不大于0.4%，但是其介損明顯比A、C相兩相偏大好多，且B相下節（即C12+C2）介損值，較2007年10月22日測試值0.049%，增大151%，較2008年4月24日測試值0.062%，增大98.39%，增大趨勢明顯，可見B相電容分壓器C2電容應存在一定的缺陷。

1.3 原因分析及試驗數據的驗證

事情原因經過，2008年8月運行值班員巡視發現220kV沖口變220kVⅠ段母線電壓不平衡，一次電壓不平衡，且B相二次電壓較其他兩相偏低，儀表顯示 A、C相：60V ；B相：58V ，二次電壓異常。

試驗數據的驗證如圖2所示。

假設C2兩端電壓為U2，線路電壓Un為220kV，C1為C11與C12串聯的電容值，則有：C1=C11*C12/（C11+C12），U2=C1*（Un/√3）/（C1+C2）。

已知：B相CVT數據：C11=20.19nF， C12=29.83 nF，C2=62.71 nF；C相CVT數據：C11=20.37 nF，C12=30.03 nF，C2=60.81 nF。

則對B相來說：C1=C11*C12/（C11+C12）= 20.19*29.83/（20.19+29.83）=12.04 nF；U2= C1*（Un/√3）/（C1+C2）=12.04*（220/1.732）/（12.04+62.71）=20.45kV。

對C相來說：C1=C11*C12/（C11+C12）=20.37*30.03/（20.37+30.03）=12.13 nF；U2= C1*（Un/√3）/（C1+C2）=12.13*（220/1.732）/（12.13+60.81）=21.09kV。

C、B相電壓比值=21.09/20.45=1.031。

電壓互感器二次儀表顯示：C相：60V、 B相：58V；兩者之比=60/58=1.034。儀表顯示結果與停電測試計算結果相符，表明：

（1）電容量試驗結果準確。

（2）中間變不存在問題。

（3）B相C2電容量比C相大許多，可能是其串聯小電容已部分擊穿。

（4）B相C2介損較C相大許多，可能與試驗時，被擊穿的電容在試驗電壓下放電有關。

一般電容分壓器C2有電容擊穿，即C2電容量變大，使得分壓比C1/（C1+C2 ）變小，UC2=U* C1/（C1+C2 ），變小，即儀表顯示的電壓變小。主電容C1電容有擊穿時，相反儀表顯示的電壓變大。

試驗人員檢查出B相CVT的電容分壓器C2電容單元存在缺陷后，隨即對220kV沖口變電站220kVⅠ段母線B相CVT進行更換，更換后，220kVⅠ段母線電壓三相恢復平衡，電壓互感器二次側儀表顯示電壓正常，三相平衡，表明確實由于B相CVT的C2電容單元缺陷引起的二次電壓異常。

2 相關對策

（1）加強運行中的紅外跟蹤檢測，及時發現CVT內部制熱型缺陷，發現同類設備在相同運行工況下的溫差變化。

（2）對在運行中的CVT進行密封檢查，防止密封墊老化滲水，防止電容分壓器進水受潮，損壞電容元件。

（3）加強對運行中電壓互感器二次電壓的監視。

（4）加強預試定檢及試驗數據的分析比對，開展同廠家、同類產品、相同變電站內、不同相別設備的試驗數據比對，及時發現缺陷設備，預防設備故障的發生，確保電網的穩定運行。

（5）要求廠家在設備工藝上嚴格把關，對設備監造、設備出廠試驗、交接驗收試驗嚴格把關。

3 結語

電容式電壓互感器在電力系統中的應用十分廣泛，像這種分壓電容部分被擊穿的缺陷，隨著運行時間的增長很有可能發生，在其它單位也發生過類似缺陷。為此，除了以上提到的要求運行人員加強運行巡視，檢修人員認真做好每年的預試工作等預防措施外，條件許可的話，建議變電站內裝設容性設備在線監測裝置，隨時監測電容式電壓互感器的電容量及介損值的變化，及時掌握設備運行工況，以保證設備的安全運行。

作者單位

廣西電網有限責任公司北海供電局 廣西壯族自治區北海市 536000