电容式电压互感器的日常运行监视分析

1　引言

电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，以下简称CVT)相对于传统的电磁式电压互感器而言是一种较新型产品，由电容分压器(包括主电容器C1，分压电容器C2)、中间变压器(T)、补偿电抗器L、保护装置F及阻尼器D等元件组成，它利用电容分压器将输电电压降到中压(10～20 kV)，再经过中间变压器降压到100V或100/ V供给计量仪表和继电保护装置。CVT具有造价低(110 kV及以上产品)、可兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能，同时在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性等[1];故近几年在电力系统中应用的数量日益增加，不仅在变电站线路出口上使用，而且大量应用在母线上代替电磁式电压互感器。

CVT一般适用于110kV及以上电压等级，由于受设计制造经验、工艺水平和原材料等多种因素的限制，作为承受高电压的电容分压器，介质击穿不仅会影响测量准确度，更严重的有可能造成爆炸、起火的恶性事故，运行中如不及时发现异常情况，就会影响电网的安全运行。

本文对一台运行在220kV母线上的CVT二次电压在日常测量中发现数据变化异常，经比较分析试验结果为内部部分电容击穿，为此提出现场运行人员如何尽早发现CVT类似故障，确保设备安全运行进行探讨。

2　故障现象

2006年10月11日，某220KV变电所进行每季例行一次的CVT二次电压测量时，发现220kV副母C相CVT二次电压与以往测量值比较，降低幅度较大，且该组压变3U0数值出现明显偏大现象。具体数据见下表一。

表一 三次CVT测量数据

经过相关技术人员仔细复测、比较、分析，认为该相CVT内部异常可能性极大，汇报主管部门及领导后，紧急停用检查以进一步确证。该相CVT型号及相关参数如下表二。

表二 CVT参数表

该CVT于2004年8月产品，于2005年8月31日投入系统运行。其结构原理图如图一。

图一 CVT结构原理图

该CVT停役后，经电气试验人员检查发现C相CVT的C2实际电容量已变为0.06605μf,与标称值比较变化率为+5%,与前次实测电容值比较变化率为+4.3%，估计C2内部有部分电容被击穿。于是，只能更换一台新的CVT，并将该相CVT运回准备解体检查，以进一步剖析引起电容被击穿的原因。

3　故障情况及现象分析

电容式电压互感器在电力系统中的应用非常广泛，作为承受高电压的设备，运行过程中可能会出现各种异常情况。2004年度，国家电网公司委托中国电力科学研究院高压研究所对国网公司系统110kV及以上电压等级互感器的事故与障碍作过统计分析，全公司在运(110kV、220kV、330kV、500kV电压等级)CVT共计29490台，全年损坏事故5台次(220kV的CVT为4台次，500kV的CVT为1台次)，年损坏事故率为0.017%，比2003年上升0.0005个百分点。损坏的原因，因制造质量不良的，国产220kV CVT为2台次和国产500kV CVT为1台次;因谐振过电压引起的，国产220kV CVT为1台次;由于雷电过电压而造成损坏的，国产220kV CVT为1台次。据统计资料，2004年度，通过现场运行、管理人员的认真巡视以及预防性试验，及时发现并消除了大量互感器障碍和缺陷，110kV及以上CVT障碍与缺陷情况见表三。

表三 2004年度110kV及以上CVT障碍与缺陷情况统计表

由CVT结构原理图可知，正常运行时， CVT整台承受系统电压，经C1、C2分压后，由T变压输出相应的电压供保护、测量装置。一般情况下，分压电容器C2和油箱电磁单元承受的额定电压为10～20 kV。初略分析可知，如C2内部部分电容被击穿短路，会造成C2的电容量增大，若C1电容基本不变，则运行中C2分压的电压(T的一次侧电压)将减少，从而造成T2二次侧输出降低，与本次发现的现象相吻合;反之，若C1内部部分电容被击穿短路，会造成C1的电容量增大，若C2电容基本不变，同理运行中C1分压的电压将减少，在母线实际电压基本稳定不变的情况下，C2上将分得更大的电压(T的一次侧电压)从而造成T2二次侧输出升高。