兩起典型電容式電壓互感器二次電壓異常故障淺析

王永勤，張改杰，黃衛東，童 歆

(1.國網湖北省電力公司電力科學研究院高壓電氣設備現場試驗技術國網重點實驗室，湖北 武漢430077；2.國網湖北省電力公司孝感供電公司，湖北 孝感 432000；3.國網湖北省電力公司恩施供電公司，湖北 恩施 445000)

兩起典型電容式電壓互感器二次電壓異常故障淺析

王永勤1，張改杰2，黃衛東3，童 歆1

(1.國網湖北省電力公司電力科學研究院高壓電氣設備現場試驗技術國網重點實驗室，湖北 武漢430077；2.國網湖北省電力公司孝感供電公司，湖北 孝感 432000；3.國網湖北省電力公司恩施供電公司，湖北 恩施 445000)

電容式電壓互感器(CVT)是電力系統中重要的設備之一，其運行狀況直接影響電力系統安全穩定運行。通過介紹兩起典型電容式電壓互感器二次電壓異常故障案例，分析了故障原因，提出了類似故障的防范措施。

電容式電壓互感器；二次電壓；紅外檢測；薄膜電容

0 引言

電容式電壓互感器（CVT）是電力電網中廣泛使用的一種電力設備。它由電容分壓器和中間電壓電磁單元組成 ，兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中的耦合容器兩種設備的功能。

CVT的電磁單元體積較小，絕緣距離較小，但不同生產廠家裝配工藝參差不齊，容易導致CVT發生故障。常見的CVT故障有分壓電容器損壞、中間變壓器損壞和補償電抗器損壞等。若不及時處理，不僅會影響測量，嚴重會引起噴油、起火、保護誤動等事故。

本文介紹兩起典型電容式電壓互感器二次電壓異常故障案例，分析了故障原因，提出了類似故障的防范措施。

1 典型案例1

9月8日，孝感運維人員巡視某變電站時，發現后臺保護裝置報110 kV嚴2號PT三相電壓不平衡。檢修人員到現場測量A、B、C三相電壓互感器二次電壓，其中A相、B相電壓約為57 V，而C相電壓約為47 V。當電壓互感器正常運行時，其二次電壓應為V，C相二次電壓已明顯偏低。隨后檢修人員在現場對該電壓互感器進行紅外檢測，檢測結果如圖1所示。由圖1可以看出，C相電壓互感器紅外測溫正常，未發現明顯的過熱點，排除故障設備內部存在過熱故障。

確認故障后，運維人員根據地調命令將該電壓互感器轉檢修，更換故障相電壓互感器，并對故障設備進行離線檢測。

電容式電壓互感器由電容單元和電磁單元構成，如圖2所示。根據電容式電壓互感器的結構，其二次電壓值與電容分壓單元和電磁單元均有關，為確定電壓互感器故障部位，需分別對電容分壓單元和電磁單元進行檢測。首先，測量電壓互感器電磁單元的直流電阻，與交接試驗值進行比對，能夠有效的發現線圈繞組是否存在斷線或匝間短路的故障，檢測結果如表1所示。由表1可知，電磁單元繞組的直流電阻與交接試驗時的測量值偏差較小，與換算到同一溫度下的電阻值相差不大于10%，因此電磁單元不是引起二次電壓異常的原因。

圖1 電容式電壓互感器現場紅外測溫Fig.1 Field infrared detection of capacitive voltage transformer

圖2 電壓互感器結構原理圖Fig.2 Principle diagram of CVT

表1 電磁單元直流電阻測試結果Tab.1 Test results of DC resistance of electromagnetic unit

測量電壓互感器電容單元的分壓高壓電容C1和低壓電容C2，與出廠值進行對比，如表2所示。

表2 CVT高壓電容和低壓電容測量結果Tab.2 Measurement results of CVT high voltage capacitor and low voltage capacitor

高壓電容無明顯變化，而低壓電容明顯增大。根據電網設備狀態檢修規程的要求，電容值與初值偏差不宜超過10%。因此，可以判斷低壓電容存在故障。CVT電容單元的高壓電容和低壓電容均由薄膜電容串聯組成，每片薄膜電容值基本相同，但薄膜電容數量不同。根據試驗測量值，初步判斷低壓電容中部分薄膜電容擊穿。

對故障相電壓互感器進行解體，利用萬用表逐片測量低壓電容值，發現第1片和第6片薄膜電容值為零。取出該薄膜電容，逐層打開，均發現存在短路擊穿點，如圖3所示。

圖3 CVT電容單元現場解體Fig.3 Field disassembly of CVT capacitor unit

2 典型案例2

4月3日，十堰運維人員巡視某變電站時，發現34開關保護裝置報110 kV線路電壓互感器存在TV斷線故障。二次檢修班到現場進行檢查，測量兩組二次電壓線圈的輸出電壓，其輸出電壓9 V和4.7 V，遠低于正常電壓V?，F場對電容式電壓互感器進行精確紅外測溫，發現油箱底部溫度明顯偏高，溫差為8.9℃，如圖4所示。

圖4 電壓互感器現場紅外測溫Fig.4 Field infrared detection of capacitive voltage transformer

確認故障后，運維人員根據地調命令將柏34開關及線路轉檢修，更換故障相CVT。對故障相電容式電壓互感器進行絕緣電阻試驗，測量一次繞組 N端與二次繞組及剩余電壓繞組絕緣電阻、一次繞組AN端與地間絕緣電阻和二次繞組與剩余電壓繞組之間對地絕緣電阻，其測試結果如表3所示。

表3 線路CVT絕緣電阻Tab.3 Test results of fault phase CVT insulation resistance

由表3可知，電磁單元一次繞組存在絕緣故障，已短路接地，而電磁單元二次繞組對地絕緣良好。電壓互感器一次繞組電壓與其電容單元的分壓比有關，一般約為數十千伏，當一次繞組短路接地時，將形成較大的短路接地電流，使其油箱底座溫度上升，這與紅外檢測結果一致。

對油箱底座內絕緣油進行油化試驗，其檢測結果如表4所示。按照DL/T722－2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》的要求，該故障設備H2、C2H2和總烴含量已明顯超標，根據三比值法判斷結果，該故障設備內部存在電弧放電，能量較大。

對故障設備進行解體，查找其故障點，如圖5所示，電壓互感器的電磁單元一次繞組絕緣損壞，存在明顯的放電現象，應已造成主絕緣損壞。由圖可以看出，一次繞組表面存在明顯的碳化現象，放電能量較大，時間較長，與紅外檢測圖譜和絕緣油色譜分析結果一致。

表4 線路CVT絕緣油色譜分析Tab.4 Test results of fault phase CVT oil chromatogram

圖5 電壓互感器現場解體Fig.5 Field breakdown of capacitor voltage transformer

3 結論

電容式電壓互感器故障類型種類繁多，其中二次電壓輸出異常所占比例較大，加強監視，定期采集數據，注意后臺監控報警，都能較早發現CVT異常情況。

CVT的電容單元和電磁單元故障都會影響其二次輸出電壓，在現場結合紅外現場檢測結果能夠初步判斷其故障部位和原因，盡快安排停電檢修。

交接試驗時，要注意對分壓比進行三相間橫向和縱向的對比，投入運行的CVT應建立運行電壓檔案，便于及時掌握CVT的運行狀態。

（References）

[1]陳坤漢,張偉平,黎潤洪.110 kV電容式電壓互感器油箱發熱缺陷分析[J].高壓電器,2015（2）:152-156.CHEN Kunhan,ZHANG Weiping,LIRunhong.Analysis of oil heating defect of 110 kV capacitor voltage transformer[J].High Voltage Apparatus,2015（2）:152-156.

[2]彭慶華,陳龍,康文斌,等.電容式電壓互感器諧波測量誤差分析[J].高電壓技術,2015,41（3）:956-962.PENG Qinghua,CHEN Long,KANG Wenbin,et al.Analysis of harmonic measurement error using ca?pacitor voltage transformer[J].High Voltage Engi?neering,2015,41(3):956-962.

[3]喬立鳳,高敬更,溫定筠,等.電容式電壓互感器二次電壓異常分析處理[J].電子測量技術,2013,36(2):116-118.QIAO Lifeng,GAO Jinggeng,WEN Dingyun,et al.Analysis and treatment on abnormal secondary volt?age of capacitor voltage transformer[J].Electronic Measurement Technology,2013,36(2):116-118.

[4]邱太洪,羅容波,李國偉,等.電容式電壓互感器二次電壓在線監測在故障檢測分析中的應用[J].變壓器,2015,52(9):70-73.QIU Taihong,LUO Rongbo,LI Guowei,et al.Ap?plication of on-line monitoring of fault detection and analysis of secondary voltage of capacitor voltage transformer[J].Transformer,2015,52(9):70-73.

[5]胡偉,王天一.電容式電壓互感器二次失壓故障的試驗分析[J].電力電容器與無功補償,2011,32(2):59-62.HU Wei,WANG Tianyi.Test analysis on secondary circuit voltage loss of capacitor voltage transformer[J].Power Capacitor&Reactive Power Compensa?tion,2011,32(2):59-62.

[6]郭真紅,萬江,馬曉雷,等.電容式電壓互感器一次側過電流的原因分析[J].高壓電器,2011,47(9):100-106.GUO Zhenhong,WAN Jiang,MA Xiaolei,etal.Analysis of the over current on the primary side of capacitorvoltage transformer[J].High Voltage Ap?paratus,2011,47(9):100-106.

[7]常美生,郝立俊.電容式電壓互感器電容和介損試驗的分析[J].電力學報,2009,24(1):28-30.CHANG Meisheng,HAO Lijun.Testing analysis of capacitance and dielectric loss for the capacitor voltage transformer[J].Journal of Electric Power,2009,24(1):28-30.

[8]劉勝軍,王慷,郭猛.電容式電壓互感器二次電壓偏高分析[J].變壓器,2010,47(4):66-68.LIU Shengjun,WANG Kang,GUO Meng.Analysis of higher secondary voltage fault of capacitor voltage transformer[J].Transformer,2010,47(4):66-68.

[9]何敏,何勇.電容式電壓互感器二次失壓故障分析[J].華東電力,2010,38(11):1833-1834.HE Min,HE Yong.Analysis on secondary voltage loss fault of capacitor voltage transformer[J].East China Electric Power,2010,38(11):1833-1834.

[10]李建明,王志勇.電容式電壓互感器常見故障分析及處理實例[J].變壓器,2011,48(11):60-62.LI Jianming,WANG Zhiyong.Common fault analy?sisand treatmentexample ofcapacitorvoltage transformer[J].Transformer,2011,48(11):60-62.

[11]楊新春,李化,楊紅權,等.一起110 kV電容式電壓互感器故障診斷與處理[J].電力電容器與無功補償,2010,31(6):57-60.YANG Xinchun,LI Hua,YANG Hongquan,et al.Fault diagnosis and treatment on a fault of 110 kV capacitor voltage transformer[J].Power Capac?itor&Reactive Power Compensation,2010,31(6):57-60.

[12]王文洪,侯慧.220 kV電容式電壓互感器的缺陷分析和故障預防[J].武漢大學學報:工學版,2006,39(1):97-100.WANG Wenhong,HOU Hui.Deficiency analysis and malfunction prevention of 220 kV capacitor voltage transformer[J].Engineering Journal of Wu?han University,2006,39(1):97-100.

Brief Analysis of an Overheat Fault in 110 kV Capacitor Voltage Transformer

WANG Yongqin1,ZHANG Gaijie2,HUANG Weidong3,TONG Xin1
(1.State Grid Key Laboratory of High-voltage Field-test Technique,State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077，China；2.State Grid Xiaogan Electric Power Company,Xiaogan Hubei 432000，China;3.State Grid Enshi Electric Power Company,Enshi Hubei 445000，China)

The capacitive voltage transformer(CVT)is one of the most important equipment in pow?er system.Its operation condition directly affects the safe and stable operation of power system.This paper introduces two typical cases of capacitive voltage transformer with abnormal secondary voltage,analyzes the causes of faults,and puts forward preventive countermeasure for similar faults.

capacitor voltage transformer(CVT);secondary voltage;infrared detection;film capacitor

TM451

B

1006-3986(2016)11-0036-04

10.19308/j.hep.2016.11.008

2016-10-09

王永勤（1965），男，湖北武漢人，高級技師。