论文部分内容阅读
摘要：针对新投运的电容式电压互感器出现的二次失压情况，根据其结构特点进行了现场试验、分析和综合判断，提出了故障的处理对策。并对电容式电压互感器设备结构和制造工艺提出改进建议。
关键词：电容式电压互感器；二次失压；现场试验；故障分析
Abstract: In view of secondary circuit voltage loss of new CVT,according to its structure characteristics make a site test ,analysis, integrative judgment and give related solutions.At the same time providing improving suggestions to equipemt structure and manufacturing technique of CVT
Key words: CVT, secondary circuit voltage loss, characteristics make a site test，breackdown analysis，
中图分类号：TM452+.3文献标识码：A文章编号：
0引言
在近几年的城网和农网改造中，由于电容式电压互感器便于运行维护，而且又因其结构由电容分压器和中压电磁单元组成可兼顾电压互感器和耦合电容器两种设备的功能，同时还能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性，因而大量进入电网运行。但是由于受到设计制造经验、工艺水平和原材料材质等多种因素的限制，有个别设备在系统中刚投运就发生故障，从而为电网安全运行带来较大影响。由于现场故障检测受到停电范围的限制，各种电磁干扰影响，要准确地试验、判断故障部位就很困难。本文通过对220kV峡山变电站110kV峡长I线#516线路等几起电容式电压互感器二次失压故障的试验、分析，提出了现场试验方法及处理对策。
1 几起电容式电压互感器二次失压情况简介
1．1 110kV泉新变电站5X14TV二次失压情况
5X14TV设备为TYD110/√3-0.02H型电容式电压互感器，其额定电容为0.02uf，额定中间电压为20kV，2007年生产并投运。投运一年多后的2009年9月份，运行人员发现该电压互感器的C相输出电压为0。检修人员立即到现场检查，断开TV二次快分空气开关后，发现C相电压互感器的两个二次绕组电压出口无任何电压输出，高压部分外观正常。高压部分不能做简易试验，考虑到即将对该站进行例行试验，又考虑到110kV电压互感器二次回路无压，暂时不影响保护和计量回路，当时就未作处理。
1．2 110kV洪家坡变电站5X24TV二次失压情况
110kV洪家坡变于2008年5月增容扩建，新上5X24TV于8月投运。5X24TV设备为TYD110/√3-0.02H型电容式电压互感器，2009年10月17日下午，运行人员发现其中A相电压互感器输出电压为0，技术人员当即赶到现场检查，断开TV二次快分空气开关后，发现A相电压互感器的两个二次绕组电压出口无任何电压输出，高压部分外观正常。
1．3 220kV峡山变电压互感器缺陷情况
220kV峡山变峡长I线#516线路TV为TYD110/√3-0.01H型电容式电压互感器，2007年08月出厂，2008年06月投运。2008年8月9日，峡山变运行人员发现#516线路TV二次绕组电压输出无显示。于是立即安排检修人员对该互感器进行初步测试，分别测量了主电容和分压电容的介质损耗和电容量，总电容为10270pF,tgδ为0.06%,测量结果正常。
2 现场试验检查情况
2．1220kV峡山变110kV峡长I线#516线路TV现场检查情况
2.1.1 检查情况
2008年8月9日分别对该电压互感器测量了高压电容、分压电容的绝缘电阻和中间变压器的绝缘电阻、直流电阻，发现中间变压器的绝缘电阻很低，故将故障锁定在电磁单元上。随后对该电压互感器的电磁单元进行了空载特性试验，分别在一次端加压10kV和15kV，二次端均无电压输出。可以肯定电磁单元存在问题，于是将该互感器进行解体检查。
解体后发现：中间变压器铁心上端面大面积因聚集水分而锈蚀。中间变压器线圈绕组（为油浸式）引线端头有放电痕迹（外皮已发黑），对油箱壁也有放电痕迹，同时存在过热现象（线圈表面绝缘材质沿面外流、凝结）。电抗器线圈绕组也存在过热现象（线圈表面绝缘材质沿面外流、凝结）。观察绕组内，发现匝间和层间均已烧穿。
2．1．2原因分析
（1）图1为 TYD110/√3-0.01H型电容式电压互感器的原理接线图。它是由电容分压器、电磁单元（包括中间变压器和电抗器）和接线端子盒组成；该二次剩余电压绕组阻尼电阻R0为陶瓷电阻型。该类型互感器是分体式结构，其分压器和电磁单元分别为一单元，中压连线外露（便于现场试验）。
图1 电容式电压互感器的接线图
（2）诸种可能情况分析：
1）由于分压电容器C2和电磁单元正常状态下承受的为额定电压13KV，而整台互感器承受的电压为110/√3KV，当电磁单元对地短接时，其二次将无电压输出，对该相CVT承受电压的能力影响较小；
2）当电容分压器C1、C2的其中之一存在缺陷，该部分将承受较低电压，而其他部分承受的电压将会升高，使整台互感器运行异常，二次有输出但不是正常值；
3）如果中间变压器一次断线，电压不能正常传递，二次没有输出；
4）如果C2的电容量变大，二次虽有输出但会降低。
（2）由上可知，二次无压输出与电容量的变化无关，因而二次失压原因一般可归纳为：
1）电磁单元中间变压器一次引线断线或接地；
2）分压电容器C2短路；
3）电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。
（3）分析结论：峡山变110KV互感器中绝缘油长期未处理，水分侵入绝缘油中，使得绝缘油绝缘性能下降。导致中间变压器主接头对地发生火花放电，即将一次主绕组短路，则二次主绕组和辅助绕组均无电压输出，这与互感器的异常运行是一致的。由于中间变压器初级绕组被短接，C2上电压全部加于电抗器，使电抗器两端电压升高，电流增大，这就造成电抗器的匝间和层间短路。因此水分侵入绝缘油中是造成中间变压器铁心锈蚀、一次绕组短路的主要原因。
2．2110KV泉新变电站5X14TV现场检查情况
2.2.1 检查情况
（1）由于二次无电压，首先把二次线全部解开后对二次线圈进行了直流电阻、绝缘电阻测量，测试结果与A、B两相对比无明显差异，说明二次线圈良好，不存在开路或短路接地現象；
（2）变比测试：对CVT的变比分别进行了测试，变比均为13000左右，与标准变比1100相差较大，考虑仪器量程、适用性等问题，对该变比数据暂不做分析。
（3）该类型互感器测量电压先由C1、C2分压，再通过中间变压器变换到二次。所以又对分压电容C2进行了绝缘电阻、电容量和介质损耗测试。绝缘电阻40GΩ，电容量63010pF，介质损耗角正切（正接法）1.07%，通过这些可以判定分压电容C2绝缘良好，无击穿现象；
（4）最后用自激法从二次绕组加压时，仪器显示高压无信号，说明一二次之间的电磁关系已被破坏，没有构成电磁回路，同时得知以上所测变比为一不可信数据，由此判断为电磁单元一次烧损。鉴于故障情况，暂时退出5X14TV设备。
2．2．2处理建议
（1）由于电磁单元（中间变压器和电抗器）损坏严重，建议将互感器全部更换。
（2）如果从二次侧反向加压，在CVT高压引线处直接测量一次电压，但由于实际上中间变压器二次侧电流急剧上升，该测量点并不能直接测到电压。这说明分压电容器C2或中间变压器短接，电压不能反向传递。
（3）从CVT高压引线处加压测量电容量和介质损耗角，因现场的电磁场干扰，采取故障相和非故障相比较来说明测试情况，根据测试结果，得出故障相电容量大于非故障相电容量，但介质损耗角情况正常。这就说明二次无电压输出与分压电容器电容量的变化及其断线无关，而是由中间变压器一次接地引起。而这个接地情况在新投运不久即出现，在其间运行、维护情况没发生过什么意外的前提下，只能是厂家在制造工艺和选用绝缘材质方面存在问题。
3 预防措施
1)对电容式电压互感器，如发现渗漏油，或油位下降时，应停电检查，
必要時更换密封圈，确保中间变压器密封良好；
2)加强运行中红外测温试验，当中间变压器内部过热时应及时停电处理；
3)电容式电压互感器介质损耗增长时，应尽快处理或更换；
4)应定期对互感器中的绝缘油进行绝缘强度试验和油色谱分析，当发现油中气
体超标时，应及时处理或更换；做到定期更换绝缘油，保证铁心不锈蚀。
5)应注意对电磁单元部分进行认真检查，当阻尼器未接入时不得投入运行；当
采用电磁单元做电源测量电容分压器的电容量和介质损耗时，应注意电磁单元和
C2的δ端的绝缘水平，控制试验电压不超过3KV，同时应控制二次辅助绕组的供电电流不超过10A，以防过载或因试验电压过高而损坏绝缘；
6)严格注意二次侧不得短路，以免因短路电流过大而造成绕组过热而损坏绝缘；
7)除了进行常规的试验外，还应定期测量中间变压器高低压绕组间的绝缘电阻
和介质损耗因数。对于220KV及以上的电容式电压互感器，必要时进行局部放电
检测，同时还应进行二次绕组绝缘电阻和直流电阻测量。
4结语
1 )由于电容式电压互感器结构特点，其中间变压器的一次联结点在瓷套内，目前无法直接、有效地对其特性和绝缘状态进行检测分析。在发现无电压输出的异常情况时，可采用文[1]中试验方法进行对比分析。
2)建议相关生产厂家将中间变压器的一次联结点用小套管引出，以便测试、检查用。
3)加强对电容式电压互感器的运行维护管理，注意定时进行红外测温、及时进行设备的状态评估并及时安排油化、电气等检测试验，以便随时掌握设备的健康状况。
4) 生产厂家还要注意工艺上严格把关，如油箱密封、二次端子引出牢固等；还要注意分压电容器、中间变压器线圈绝缘等材质必须确保符合国标要求。
5)由于线路电容式电压互感器停电检修较困难，而故障后影响面广、解体修复时间长，应该加强电磁单元中间变压器联结部分的绝缘强度。
参 考 文 献
[1]苏胜新、咸日常。运行中电容式电压互感器二次失压故障分析和试验方法 [J] 。电力电容器，2002，（2）
[2]GB/T4703-2001。电容式电压互感器[S]
[3]盛国钊等。1995—1999年电容式电压互感器的运行及故障分析[J] 。电力设备，2001，（2）
[4]凌愍。110KV及以上互感器的事故分析和预防措施[J] 。电力技术，1982（6）
作者简介：
朱惠夫（1971--），男，浙江金华人，工程师，湖南岳阳电业局高压专工，主要从事电力系统高压技术研究
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：电容式电压互感器；二次失压；现场试验；故障分析
Abstract: In view of secondary circuit voltage loss of new CVT,according to its structure characteristics make a site test ,analysis, integrative judgment and give related solutions.At the same time providing improving suggestions to equipemt structure and manufacturing technique of CVT
Key words: CVT, secondary circuit voltage loss, characteristics make a site test，breackdown analysis，
中图分类号：TM452+.3文献标识码：A文章编号：
0引言
在近几年的城网和农网改造中，由于电容式电压互感器便于运行维护，而且又因其结构由电容分压器和中压电磁单元组成可兼顾电压互感器和耦合电容器两种设备的功能，同时还能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性，因而大量进入电网运行。但是由于受到设计制造经验、工艺水平和原材料材质等多种因素的限制，有个别设备在系统中刚投运就发生故障，从而为电网安全运行带来较大影响。由于现场故障检测受到停电范围的限制，各种电磁干扰影响，要准确地试验、判断故障部位就很困难。本文通过对220kV峡山变电站110kV峡长I线#516线路等几起电容式电压互感器二次失压故障的试验、分析，提出了现场试验方法及处理对策。
1 几起电容式电压互感器二次失压情况简介
1．1 110kV泉新变电站5X14TV二次失压情况
5X14TV设备为TYD110/√3-0.02H型电容式电压互感器，其额定电容为0.02uf，额定中间电压为20kV，2007年生产并投运。投运一年多后的2009年9月份，运行人员发现该电压互感器的C相输出电压为0。检修人员立即到现场检查，断开TV二次快分空气开关后，发现C相电压互感器的两个二次绕组电压出口无任何电压输出，高压部分外观正常。高压部分不能做简易试验，考虑到即将对该站进行例行试验，又考虑到110kV电压互感器二次回路无压，暂时不影响保护和计量回路，当时就未作处理。
1．2 110kV洪家坡变电站5X24TV二次失压情况
110kV洪家坡变于2008年5月增容扩建，新上5X24TV于8月投运。5X24TV设备为TYD110/√3-0.02H型电容式电压互感器，2009年10月17日下午，运行人员发现其中A相电压互感器输出电压为0，技术人员当即赶到现场检查，断开TV二次快分空气开关后，发现A相电压互感器的两个二次绕组电压出口无任何电压输出，高压部分外观正常。
1．3 220kV峡山变电压互感器缺陷情况
220kV峡山变峡长I线#516线路TV为TYD110/√3-0.01H型电容式电压互感器，2007年08月出厂，2008年06月投运。2008年8月9日，峡山变运行人员发现#516线路TV二次绕组电压输出无显示。于是立即安排检修人员对该互感器进行初步测试，分别测量了主电容和分压电容的介质损耗和电容量，总电容为10270pF,tgδ为0.06%,测量结果正常。
2 现场试验检查情况
2．1220kV峡山变110kV峡长I线#516线路TV现场检查情况
2.1.1 检查情况
2008年8月9日分别对该电压互感器测量了高压电容、分压电容的绝缘电阻和中间变压器的绝缘电阻、直流电阻，发现中间变压器的绝缘电阻很低，故将故障锁定在电磁单元上。随后对该电压互感器的电磁单元进行了空载特性试验，分别在一次端加压10kV和15kV，二次端均无电压输出。可以肯定电磁单元存在问题，于是将该互感器进行解体检查。
解体后发现：中间变压器铁心上端面大面积因聚集水分而锈蚀。中间变压器线圈绕组（为油浸式）引线端头有放电痕迹（外皮已发黑），对油箱壁也有放电痕迹，同时存在过热现象（线圈表面绝缘材质沿面外流、凝结）。电抗器线圈绕组也存在过热现象（线圈表面绝缘材质沿面外流、凝结）。观察绕组内，发现匝间和层间均已烧穿。
2．1．2原因分析
（1）图1为 TYD110/√3-0.01H型电容式电压互感器的原理接线图。它是由电容分压器、电磁单元（包括中间变压器和电抗器）和接线端子盒组成；该二次剩余电压绕组阻尼电阻R0为陶瓷电阻型。该类型互感器是分体式结构，其分压器和电磁单元分别为一单元，中压连线外露（便于现场试验）。
图1 电容式电压互感器的接线图
（2）诸种可能情况分析：
1）由于分压电容器C2和电磁单元正常状态下承受的为额定电压13KV，而整台互感器承受的电压为110/√3KV，当电磁单元对地短接时，其二次将无电压输出，对该相CVT承受电压的能力影响较小；
2）当电容分压器C1、C2的其中之一存在缺陷，该部分将承受较低电压，而其他部分承受的电压将会升高，使整台互感器运行异常，二次有输出但不是正常值；
3）如果中间变压器一次断线，电压不能正常传递，二次没有输出；
4）如果C2的电容量变大，二次虽有输出但会降低。
（2）由上可知，二次无压输出与电容量的变化无关，因而二次失压原因一般可归纳为：
1）电磁单元中间变压器一次引线断线或接地；
2）分压电容器C2短路；
3）电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。
（3）分析结论：峡山变110KV互感器中绝缘油长期未处理，水分侵入绝缘油中，使得绝缘油绝缘性能下降。导致中间变压器主接头对地发生火花放电，即将一次主绕组短路，则二次主绕组和辅助绕组均无电压输出，这与互感器的异常运行是一致的。由于中间变压器初级绕组被短接，C2上电压全部加于电抗器，使电抗器两端电压升高，电流增大，这就造成电抗器的匝间和层间短路。因此水分侵入绝缘油中是造成中间变压器铁心锈蚀、一次绕组短路的主要原因。
2．2110KV泉新变电站5X14TV现场检查情况
2.2.1 检查情况
（1）由于二次无电压，首先把二次线全部解开后对二次线圈进行了直流电阻、绝缘电阻测量，测试结果与A、B两相对比无明显差异，说明二次线圈良好，不存在开路或短路接地現象；
（2）变比测试：对CVT的变比分别进行了测试，变比均为13000左右，与标准变比1100相差较大，考虑仪器量程、适用性等问题，对该变比数据暂不做分析。
（3）该类型互感器测量电压先由C1、C2分压，再通过中间变压器变换到二次。所以又对分压电容C2进行了绝缘电阻、电容量和介质损耗测试。绝缘电阻40GΩ，电容量63010pF，介质损耗角正切（正接法）1.07%，通过这些可以判定分压电容C2绝缘良好，无击穿现象；
（4）最后用自激法从二次绕组加压时，仪器显示高压无信号，说明一二次之间的电磁关系已被破坏，没有构成电磁回路，同时得知以上所测变比为一不可信数据，由此判断为电磁单元一次烧损。鉴于故障情况，暂时退出5X14TV设备。
2．2．2处理建议
（1）由于电磁单元（中间变压器和电抗器）损坏严重，建议将互感器全部更换。
（2）如果从二次侧反向加压，在CVT高压引线处直接测量一次电压，但由于实际上中间变压器二次侧电流急剧上升，该测量点并不能直接测到电压。这说明分压电容器C2或中间变压器短接，电压不能反向传递。
（3）从CVT高压引线处加压测量电容量和介质损耗角，因现场的电磁场干扰，采取故障相和非故障相比较来说明测试情况，根据测试结果，得出故障相电容量大于非故障相电容量，但介质损耗角情况正常。这就说明二次无电压输出与分压电容器电容量的变化及其断线无关，而是由中间变压器一次接地引起。而这个接地情况在新投运不久即出现，在其间运行、维护情况没发生过什么意外的前提下，只能是厂家在制造工艺和选用绝缘材质方面存在问题。
3 预防措施
1)对电容式电压互感器，如发现渗漏油，或油位下降时，应停电检查，
必要時更换密封圈，确保中间变压器密封良好；
2)加强运行中红外测温试验，当中间变压器内部过热时应及时停电处理；
3)电容式电压互感器介质损耗增长时，应尽快处理或更换；
4)应定期对互感器中的绝缘油进行绝缘强度试验和油色谱分析，当发现油中气
体超标时，应及时处理或更换；做到定期更换绝缘油，保证铁心不锈蚀。
5)应注意对电磁单元部分进行认真检查，当阻尼器未接入时不得投入运行；当
采用电磁单元做电源测量电容分压器的电容量和介质损耗时，应注意电磁单元和
C2的δ端的绝缘水平，控制试验电压不超过3KV，同时应控制二次辅助绕组的供电电流不超过10A，以防过载或因试验电压过高而损坏绝缘；
6)严格注意二次侧不得短路，以免因短路电流过大而造成绕组过热而损坏绝缘；
7)除了进行常规的试验外，还应定期测量中间变压器高低压绕组间的绝缘电阻
和介质损耗因数。对于220KV及以上的电容式电压互感器，必要时进行局部放电
检测，同时还应进行二次绕组绝缘电阻和直流电阻测量。
4结语
1 )由于电容式电压互感器结构特点，其中间变压器的一次联结点在瓷套内，目前无法直接、有效地对其特性和绝缘状态进行检测分析。在发现无电压输出的异常情况时，可采用文[1]中试验方法进行对比分析。
2)建议相关生产厂家将中间变压器的一次联结点用小套管引出，以便测试、检查用。
3)加强对电容式电压互感器的运行维护管理，注意定时进行红外测温、及时进行设备的状态评估并及时安排油化、电气等检测试验，以便随时掌握设备的健康状况。
4) 生产厂家还要注意工艺上严格把关，如油箱密封、二次端子引出牢固等；还要注意分压电容器、中间变压器线圈绝缘等材质必须确保符合国标要求。
5)由于线路电容式电压互感器停电检修较困难，而故障后影响面广、解体修复时间长，应该加强电磁单元中间变压器联结部分的绝缘强度。
参 考 文 献
[1]苏胜新、咸日常。运行中电容式电压互感器二次失压故障分析和试验方法 [J] 。电力电容器，2002，（2）
[2]GB/T4703-2001。电容式电压互感器[S]
[3]盛国钊等。1995—1999年电容式电压互感器的运行及故障分析[J] 。电力设备，2001，（2）
[4]凌愍。110KV及以上互感器的事故分析和预防措施[J] 。电力技术，1982（6）
作者简介：
朱惠夫（1971--），男，浙江金华人，工程师，湖南岳阳电业局高压专工，主要从事电力系统高压技术研究
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。