谈110kV电容式电压互感器的试验和维护

汤德宝

摘要：本文主要从电容式电压互感器智能电网中的应用意义、电容式电压互感器结构及工作原理、试验与维护、防范措施等方面进行了全面的阐述。

关键词：CVT；电容式电压互感器；维护

中图分类号： TM451 文献标识码： A

一、前言

随着全球性的能源问题日渐严重，电能越来越受到关注，本文就110kV电容式电压互感器的试验和维护方面内容进行了探讨。

二、电容式电压互感器智能电网中的应用意义

因为电力系统已经架设了网状的高压输电网状网络，这一网状网络如果能够作为智能电网的数据传输媒介， 就会使得智能电网的数据传输低成本高可靠性的实现。

1.高压输电网状网络适应智能电网的拓扑建设高压输电网络的拓扑主要用来实现各变电所及开关站之间的电力输送支持。 也就是说，目前的高压输电网络，恰好可以实现各个变电所和开关站之间的联系。 通过这些联系，特别是目前已经基本部署在高压输电网络两端的电容式电压互感器， 我们可以直接通过很少的投入实现不受任何外部系统干扰的专网载波通讯。

2.容易分割

电网通讯， 我们应该对电网中的广播域实现分段和分片控制，防止出现“非法入侵者在家用电源插座中插入一个插头就可以盗取全部电网信息”的情况出现。 通过目前在用电终端和部分变电站中部署的电能质量管理系统， 我们可以去除电流中的任何载波干扰和载波信息，对于我们已知的固定频率的载波的去除，就显得更加的容易。而且，我们甚至可以在电力载波中通过摘除固定频率载波干扰的形式，对某一个固定频率载波进行摘除。这就可以实现我们实现电网信号中的频分复用技术，实现自用信号和对外信号的分开。

3.实现电网的扩展服务

因为我们可以控制某一路信号可以发射到用户端插座，我们就可以实现用户只要在家庭插座中插入一个插头，就可以实现网络的接入，至少可以查看自己家用电信息的相关数据。这种网络服务，在智能电网落实后，我们甚至可以实现继中国电信、中国移动、中国联通之后的又一个大的通讯服务公司的筹备可能。

三、电容式电压互感器结构及工作原理

电容式电压互感器（CVT）由电容分压器和电磁单元组成，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。主要用于测量、继电保护、同步检测、长距离通信、遥测和监控等，能可靠阻尼铁磁谐振，具备优良的瞬变响应特性，绝缘性能好、价格便宜，近年来在电力系统中得到广泛应用。CVT 的结构从理论和现场安装上来说都比较合理，但是由于受设计水平、工艺水平及原材料等因素影响，CVT存在的质量问题较多，仍发生了不少故障，常见的就是二次电压异常故障，在一定程度上威胁了电网的安全稳定运行。

电容式电压互感器工作原理可概括为：耦合电容器分压、中间变压器降压、电抗器补偿、阻尼器保护。

电容式电压互感器在结构上一般由电容分压器和电磁单元组成。电容分压器又包括高压电容器C1 (主电容)和中压电容器C2(分压电容) 。电容分压器的电容元件密封于瓷套内，经加热、抽真空干燥后注以脱气、脱水的绝缘油并保持真空。位于瓷套上部的外置式金属膨胀器用于调节由温度变化而引起的油量变化，使电容元件瓷套内部油压始终保持在 0.005～0.05kg/cm2。主电容C1与分压电容C2的分压抽头在出厂时和电磁单元连为一体，其抽头由中压套管从底座引至电磁单元的油箱内。电磁单元由中间变压器、补偿电抗器和阻尼器组成，位于油箱内。

四、试验与维护

互感器应该在坚固水平面安装,在螺杆作用下,底座安装孔与基础紧密结合,固定以垫圈、螺母。若电容器为互感器电容分压器,则应当单节起吊,禁止叠装多节起吊。互感器所附的垫圈、螺母、螺杆等连接电容器。电容分压器顶盖接线板为线路端子,油箱要直接接地并牢固,互感器中的出线盒二次出线端子可连接二次回路。互感器的电磁单元、电容分压器应该配套使用,不可互换。现场试验互感器时,中压变压器由中压接地开关控制。所以,手柄要在正常运行位置固定,防止中压变压器短接。中压接地开关不可带电操作。检查过后的电气连接、互感器机械正常可靠,则送电运行。

互感器N(通讯端子)用作载波讯通时,结合载波接地,不然直接接地,禁止开路。在补偿电抗器XL(低压端子)运作时,带电检测不可接地,其余情况要接地,不可开路。切断互感器电源,运行退出,以接地棒连接导电部分,放电多次后才能触碰。

互感器的电容与tanδ应每年检测,以25OC士IOOC为环境监测温度,要求设备的介损与电容应该超过3级,如果电容与要求值存在士590,tanδ值大于0.390,则更换产品。全密封的内充绝缘油注入互感器内,在日常使用时,要对其密封情况做好检查。主要检测上下电容器盖板和瓷套的相连处,油箱与二次出线盒里的出线板的连接位置。如果漏油,不应使用。

在使用时,需要对窗内油位经常检查,如果最高的环境运行温度为+55℃,那么油位要低于视察窗口最高处。若最低环境运行温度为-40℃,油位要低于视察窗最低处。如果油位比视察窗高或低,则要对温升、电容等情况适当检查。在实测单节电容器时,出现190的电容差,要停止运行,做检查。以红外线测温设备对电磁单元与电容器温升做检验,如升温异常,停止运作,做检查。换油、滤油都不必在使用时进行,油样检测也不需要。

互感器为全封闭性产品,为此,若非专业人士,不可将电磁单元、电容分压器拆解。在使用或验收时,耐压试验是适用于下节中的电磁单元与电容器整体。二次绕组负荷不应该超过规定负荷的25%-100%,互感器上的其它电压绕组在运作期间不必要带负荷,不然输出的二次电压限值误差可能超过规定范围。在使用时,要对互感器电气连接、机械等检查,确保可靠、正常。

五、防范措施

1.防止不合格的产品进入电网,应在定货技术协议中明确规定,CVT出厂前按国家电力公司《预防110～500 kV互感器事故措施》的要求,对CVT进行0.8 UN、1.0 UN、1.2 UN、1.5 UN的铁磁谐振试验,即:

a.在电压为1.2倍额定电压而负荷实际为零的情况下,CVT的二次端子短路后又突然消除短路,其二次电压峰值应在额定频率的10个周期后恢复到与正常值相差≯10%的电压值;

b.在电压为1.5倍(用于中性点有效接地系统)或1.9倍(用于中性点非有效接地系统)的额定电压而负荷实际为零的情况下,CVT的二次端子短路后又突然消除短路,其铁磁谐振持续时间不应超过2s;

瞬变响应特性合格,即:在额定电压下,CVT的高压端子对地发生短路后,二次输出电压应在额定频率的一个周期内衰减到短路前电压峰值的10%以下。

2.科学调度正确操作。严禁在任何变电站母线带电的情况下用隔离刀闸合母线CVT,必须先合CVT隔离开关,再通过开关合空母线。但应注意这种操作方式仅适用于电容式电压互感器,对于电磁式电压互感器,母线PT且母联开关带有均压电容的,其操作方式正好相反。

3.在CVT投运前和运行后的第一年,进行中间变压器油中溶解气体测试,如有异常,应分析其原因。如果确认已不能满足运行条件的,要联系厂家进行改造或更换。

4.开展CVT红外诊断技术。此技术具有简便、快捷、直观、准确、灵敏度高等优点,有效地对中间变的断线、过热等缺陷进行诊断。

六、结束语

加强对电容式电压互感器的研究，可以更好对其进行更好的维护，保障我国电网的正常运行，是非常有现实意义的研究。

参考文献：

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[2] 盛文仲. 一起110 kV电容式电压互感器谐振故障原因分析[J].青海电力.2012（3）:16-18.

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