几起电容式电压互感器二次电压输出异常的缺陷分析

何兴华

摘要：电容式电压互感器兼顾了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。在实际制作过程中，其受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，运行过程中故障率较高。文章介绍了几起电容式电压互感器二次电压输出异常的故障案例，通过对故障互感器进行电气试验、解体检查等分析，最后提出了类似故障的防范措施和建议。

关键词：电容式电压互感器；二次电压；输出异常；故障；解体检查；缺陷分析 文献标识码：A

中图分类号：TM451 文章编号：1009-2374（2015）01-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0069

电容式电压互感器（简称CTV）目前广泛应用在110kV及以上电压等级的变电站中，兼顾了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。在实际制作过程中，受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，在实际运行过程中，故障率

较高。

1 CTV工作原理简介

CTV主要由电磁单元和电容分压器两种电气元件组成。主电容与分压电容都安装在瓷套内，一般根据变电站电压等级决定采用瓷套的数量，110kV设备中只需要1套，220kV需要2套，500kV则需要3套。CTV的运行原理是，系统电压通过分压电容变为13～20kV，然后通过电磁变压单元输出二次电压。

2 几起二次输压故障分析判断

2.1 电容击穿引起二次输压故障案例

某型号为WVB110/√3-20H的110kV CTV处于正常运行状态下（110kV 1M、2M母线分段运行），调度发现110kV 11PT C相电压偏低（二次值C相61.5V，其他两相64.7V），红外查探无异常，10kV 1M母线电压正常，无异常声响。经继保人员测量PT端子箱保护和计量两个绕组确认C相电压均偏低，其中110kV 1MPT二次电压测量情况如下表1：

2.1.1 解体检查与分析：（1）初步检查与试验。为了确定故障原因，进行了一系列的电气试验。出现故障后，当日对于更换下来的CVT检查测试，采用TAC750D互感器测试仪测试变比，其测量结果显示该CVT变比偏大。解剖前，对一个正常CVT以及故障CVT的电容量、介损、变比进行了测量，采用自激法进行电容量与介损测试，测量结果对比得出故障CVT的C2电容量与损耗变大。（2）CTV解体检查。对CTV进行解体分离，将电容分压器和中间变压器分离，首先测试中间变压器变比，与厂家设计参数吻合，中间变压器合格，进一步说明了该故障是由于分压电容器出现故障。继续对分压电容器进行解剖，该分压电容器含有54个元件，C1抽38个，C2抽16个，解剖发现C2中1个元件（第51个）被击穿。

2.1.2 故障原因分析：（1）CVT电压偏低原因。解剖发现CVT中压电容C2的一个元件击穿，导致输出电压降低，分压器共54个元件，C2抽16个，CVT运行时C2电压（即中间变压器一次电压）为110/√3×16/54=18.82kV，当C2的一个元件击穿后，完好的总元件为53个，C2完好元件为15个，CVT运行时C2电压变为110/√3×15/53=17.97kV，降低4.5%，与设备运行时测量的二次电压降低的幅度吻合。分压电容器中某几个被击穿，使得串联的电容数量减少，导致分压电容增大，输出电压降低。（2）CVT电容元件击穿原因。通过解剖情况来看，该元件可能是运行中受雷电冲击或操作冲击，致元件绝缘介质损伤，或者是厂家在元件卷绕过程中，一层或多层绝缘介质受到机械损伤（完好元件共5层绝缘介质，三层聚丙烯薄膜两层电容器纸），元件场强增大，设备长期运行致完好的介质层绝缘老化，最终击穿。

2.2 中间变压器避雷器击穿引起的二次输压故障

2.2.1 故障简况：某型号TYD 110/√3-0.01H的110kV CTV在正常运行条件下，2组二次电压线圈输出电压显示为零，现场检查CTV外观正常。

2.2.2 解体分析：对两组二次线圈进行了直流电阻值的测量，C1为0.032Ω，C2为0.103Ω，总电容量为0.00980Mf，与名牌标称相符，排除了线圈断线的因素。采用常规自激法测量该CTV介损，显示过载，怀疑中间变压器短路，后将CTV解体，单独对中间变压器进行变比测量，结果一切正常。故推测避雷器F可能出现故障。经兆欧表测量避雷器对地绝缘电阻为零，解体后，发现避雷针表面有明显击穿痕迹，由此得出该次故障的原因是由于避雷器击穿引起中间压变一侧短路。将避雷器拆除后，恢复CTV接线，用抗干扰介损测量C1、C2，显示一切正常，与铭牌标称相符合。

2.3 中间变压器绝缘性能降低引起的二次输压故障

2.3.1 故障简况：某220kV TEM型号CTV投入运营27年，于2012年和2014年已发生了3起运行中二次电压降低的紧急缺陷，故障情况分别是运行值班人员发现电容式电压互感器（CVT）C相二次无输出、CVT二次输出C相电压偏低、二次输出A相电压偏低三个故障现象。其中前两次缺陷事故均采取更换C相CTV的解决措施，最后一次则采取的是更换三相的CTV措施，才保证了运行正常。事后翻查该3台CVT的预试记录、红外检测记录以及运行巡视记录，均没有异常，属于突发的缺陷。

2.3.2 解体分析：首先采用常规实验对三只CTV进行检查，无法查找到缺陷原因。继而利用试验大厅的串联谐振耐压装置对3只CVT进行升高电压试验，模拟试品在运行中的情况，耐压试验出现电压不稳、中间变压器油箱部位有放电声，可以判定CVT内部存在缺陷。将三只CTV进行解体分析，把电容分压器和中间变压器分离，测试电容分压器，电容量、介损值均正常，电容分压器合格，则说明缺陷存在于中间变压器。进一步解体中间变压器，通过外观检查初步判断连接于环氧绝缘板的中间变压器高压端子对接地刀端子放电。随即进行了绝缘板耐压试验和油样分析，结果判断绝缘板的绝缘下降，导致运行中发生放电。

3 改进建议

CTV在运行过程中，往往会出现二次输压故障，针对以上几起输压故障解体分析结果，现提出三点运维建议：（1）建议今后在CVT预防性试验时，原则上应单独测出C1和C2的电容值及介损，对测试结果是否合格的判断，如果用自激法测试C1、C2损耗超过0.2%，且两个介损值差异明显，则可判C2不合格。（2）在满足热平衡需要的基本前提下，合理科学地选用避雷器的电荷率，电荷率越低对于CTV内部谐振所吸收的热量越低，能够更好地保护避雷器不老化。（3）预试的试验电压较低，并且主要反映电容器的绝缘情况，无法检测出中间变压器油箱内的绝缘板绝缘性能下降的缺陷；此类固体绝缘的放电发展较快，红外检测也较难发现，也不具备现场检修条件。对于运行时间超过25年的CVT应尽快

更换。

4 结语

CTV作为现阶段变压系统中不可缺少的一个部分，它在电力系统的运营过程中有着很重要的地位。在实际运行过程中，CTV出现异常的现象比较普遍，其故障原因也比较多。但CTV电磁单元是最容易出现故障的部分，故障原因最常见的为二次电压输出异常。我们从解剖结果来看，要想提高电网运营效率，减少故障，在CTV制作工艺上，需要不断改进创新，同时在日常运营上也要予以重视。

参考文献

[1] 周芳，韩幸军，李懂懂，戴涛.一起110kV母线电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J].电气技术，2011，（5）.

[2] 张金祥，黄德顺.浅析电容式电压互感器二次电压偏高现象[J].高电压技术，2006，（1）.

作者简介：何新华（1982—），男，广东电网有限责任公司江门供电局工程师，研究方向：电气试验、电力设备技术监察。

（责任编辑：蒋建华）endprint

摘要：电容式电压互感器兼顾了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。在实际制作过程中，其受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，运行过程中故障率较高。文章介绍了几起电容式电压互感器二次电压输出异常的故障案例，通过对故障互感器进行电气试验、解体检查等分析，最后提出了类似故障的防范措施和建议。

关键词：电容式电压互感器；二次电压；输出异常；故障；解体检查；缺陷分析 文献标识码：A

中图分类号：TM451 文章编号：1009-2374（2015）01-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0069

电容式电压互感器（简称CTV）目前广泛应用在110kV及以上电压等级的变电站中，兼顾了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。在实际制作过程中，受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，在实际运行过程中，故障率

较高。

1 CTV工作原理简介

CTV主要由电磁单元和电容分压器两种电气元件组成。主电容与分压电容都安装在瓷套内，一般根据变电站电压等级决定采用瓷套的数量，110kV设备中只需要1套，220kV需要2套，500kV则需要3套。CTV的运行原理是，系统电压通过分压电容变为13～20kV，然后通过电磁变压单元输出二次电压。

2 几起二次输压故障分析判断

2.1 电容击穿引起二次输压故障案例

某型号为WVB110/√3-20H的110kV CTV处于正常运行状态下（110kV 1M、2M母线分段运行），调度发现110kV 11PT C相电压偏低（二次值C相61.5V，其他两相64.7V），红外查探无异常，10kV 1M母线电压正常，无异常声响。经继保人员测量PT端子箱保护和计量两个绕组确认C相电压均偏低，其中110kV 1MPT二次电压测量情况如下表1：

2.1.1 解体检查与分析：（1）初步检查与试验。为了确定故障原因，进行了一系列的电气试验。出现故障后，当日对于更换下来的CVT检查测试，采用TAC750D互感器测试仪测试变比，其测量结果显示该CVT变比偏大。解剖前，对一个正常CVT以及故障CVT的电容量、介损、变比进行了测量，采用自激法进行电容量与介损测试，测量结果对比得出故障CVT的C2电容量与损耗变大。（2）CTV解体检查。对CTV进行解体分离，将电容分压器和中间变压器分离，首先测试中间变压器变比，与厂家设计参数吻合，中间变压器合格，进一步说明了该故障是由于分压电容器出现故障。继续对分压电容器进行解剖，该分压电容器含有54个元件，C1抽38个，C2抽16个，解剖发现C2中1个元件（第51个）被击穿。

2.1.2 故障原因分析：（1）CVT电压偏低原因。解剖发现CVT中压电容C2的一个元件击穿，导致输出电压降低，分压器共54个元件，C2抽16个，CVT运行时C2电压（即中间变压器一次电压）为110/√3×16/54=18.82kV，当C2的一个元件击穿后，完好的总元件为53个，C2完好元件为15个，CVT运行时C2电压变为110/√3×15/53=17.97kV，降低4.5%，与设备运行时测量的二次电压降低的幅度吻合。分压电容器中某几个被击穿，使得串联的电容数量减少，导致分压电容增大，输出电压降低。（2）CVT电容元件击穿原因。通过解剖情况来看，该元件可能是运行中受雷电冲击或操作冲击，致元件绝缘介质损伤，或者是厂家在元件卷绕过程中，一层或多层绝缘介质受到机械损伤（完好元件共5层绝缘介质，三层聚丙烯薄膜两层电容器纸），元件场强增大，设备长期运行致完好的介质层绝缘老化，最终击穿。

2.2 中间变压器避雷器击穿引起的二次输压故障

2.2.1 故障简况：某型号TYD 110/√3-0.01H的110kV CTV在正常运行条件下，2组二次电压线圈输出电压显示为零，现场检查CTV外观正常。

2.2.2 解体分析：对两组二次线圈进行了直流电阻值的测量，C1为0.032Ω，C2为0.103Ω，总电容量为0.00980Mf，与名牌标称相符，排除了线圈断线的因素。采用常规自激法测量该CTV介损，显示过载，怀疑中间变压器短路，后将CTV解体，单独对中间变压器进行变比测量，结果一切正常。故推测避雷器F可能出现故障。经兆欧表测量避雷器对地绝缘电阻为零，解体后，发现避雷针表面有明显击穿痕迹，由此得出该次故障的原因是由于避雷器击穿引起中间压变一侧短路。将避雷器拆除后，恢复CTV接线，用抗干扰介损测量C1、C2，显示一切正常，与铭牌标称相符合。

2.3 中间变压器绝缘性能降低引起的二次输压故障

2.3.1 故障简况：某220kV TEM型号CTV投入运营27年，于2012年和2014年已发生了3起运行中二次电压降低的紧急缺陷，故障情况分别是运行值班人员发现电容式电压互感器（CVT）C相二次无输出、CVT二次输出C相电压偏低、二次输出A相电压偏低三个故障现象。其中前两次缺陷事故均采取更换C相CTV的解决措施，最后一次则采取的是更换三相的CTV措施，才保证了运行正常。事后翻查该3台CVT的预试记录、红外检测记录以及运行巡视记录，均没有异常，属于突发的缺陷。

2.3.2 解体分析：首先采用常规实验对三只CTV进行检查，无法查找到缺陷原因。继而利用试验大厅的串联谐振耐压装置对3只CVT进行升高电压试验，模拟试品在运行中的情况，耐压试验出现电压不稳、中间变压器油箱部位有放电声，可以判定CVT内部存在缺陷。将三只CTV进行解体分析，把电容分压器和中间变压器分离，测试电容分压器，电容量、介损值均正常，电容分压器合格，则说明缺陷存在于中间变压器。进一步解体中间变压器，通过外观检查初步判断连接于环氧绝缘板的中间变压器高压端子对接地刀端子放电。随即进行了绝缘板耐压试验和油样分析，结果判断绝缘板的绝缘下降，导致运行中发生放电。

3 改进建议

CTV在运行过程中，往往会出现二次输压故障，针对以上几起输压故障解体分析结果，现提出三点运维建议：（1）建议今后在CVT预防性试验时，原则上应单独测出C1和C2的电容值及介损，对测试结果是否合格的判断，如果用自激法测试C1、C2损耗超过0.2%，且两个介损值差异明显，则可判C2不合格。（2）在满足热平衡需要的基本前提下，合理科学地选用避雷器的电荷率，电荷率越低对于CTV内部谐振所吸收的热量越低，能够更好地保护避雷器不老化。（3）预试的试验电压较低，并且主要反映电容器的绝缘情况，无法检测出中间变压器油箱内的绝缘板绝缘性能下降的缺陷；此类固体绝缘的放电发展较快，红外检测也较难发现，也不具备现场检修条件。对于运行时间超过25年的CVT应尽快

更换。

4 结语

CTV作为现阶段变压系统中不可缺少的一个部分，它在电力系统的运营过程中有着很重要的地位。在实际运行过程中，CTV出现异常的现象比较普遍，其故障原因也比较多。但CTV电磁单元是最容易出现故障的部分，故障原因最常见的为二次电压输出异常。我们从解剖结果来看，要想提高电网运营效率，减少故障，在CTV制作工艺上，需要不断改进创新，同时在日常运营上也要予以重视。

参考文献

[1] 周芳，韩幸军，李懂懂，戴涛.一起110kV母线电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J].电气技术，2011，（5）.

[2] 张金祥，黄德顺.浅析电容式电压互感器二次电压偏高现象[J].高电压技术，2006，（1）.

作者简介：何新华（1982—），男，广东电网有限责任公司江门供电局工程师，研究方向：电气试验、电力设备技术监察。

（责任编辑：蒋建华）endprint

摘要：电容式电压互感器兼顾了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。在实际制作过程中，其受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，运行过程中故障率较高。文章介绍了几起电容式电压互感器二次电压输出异常的故障案例，通过对故障互感器进行电气试验、解体检查等分析，最后提出了类似故障的防范措施和建议。

关键词：电容式电压互感器；二次电压；输出异常；故障；解体检查；缺陷分析 文献标识码：A

中图分类号：TM451 文章编号：1009-2374（2015）01-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0069

电容式电压互感器（简称CTV）目前广泛应用在110kV及以上电压等级的变电站中，兼顾了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。在实际制作过程中，受到制造设计、工艺的影响，存在许多质量问题，在实际运行过程中，故障率

较高。

1 CTV工作原理简介

CTV主要由电磁单元和电容分压器两种电气元件组成。主电容与分压电容都安装在瓷套内，一般根据变电站电压等级决定采用瓷套的数量，110kV设备中只需要1套，220kV需要2套，500kV则需要3套。CTV的运行原理是，系统电压通过分压电容变为13～20kV，然后通过电磁变压单元输出二次电压。

2 几起二次输压故障分析判断

2.1 电容击穿引起二次输压故障案例

某型号为WVB110/√3-20H的110kV CTV处于正常运行状态下（110kV 1M、2M母线分段运行），调度发现110kV 11PT C相电压偏低（二次值C相61.5V，其他两相64.7V），红外查探无异常，10kV 1M母线电压正常，无异常声响。经继保人员测量PT端子箱保护和计量两个绕组确认C相电压均偏低，其中110kV 1MPT二次电压测量情况如下表1：

2.1.1 解体检查与分析：（1）初步检查与试验。为了确定故障原因，进行了一系列的电气试验。出现故障后，当日对于更换下来的CVT检查测试，采用TAC750D互感器测试仪测试变比，其测量结果显示该CVT变比偏大。解剖前，对一个正常CVT以及故障CVT的电容量、介损、变比进行了测量，采用自激法进行电容量与介损测试，测量结果对比得出故障CVT的C2电容量与损耗变大。（2）CTV解体检查。对CTV进行解体分离，将电容分压器和中间变压器分离，首先测试中间变压器变比，与厂家设计参数吻合，中间变压器合格，进一步说明了该故障是由于分压电容器出现故障。继续对分压电容器进行解剖，该分压电容器含有54个元件，C1抽38个，C2抽16个，解剖发现C2中1个元件（第51个）被击穿。

2.1.2 故障原因分析：（1）CVT电压偏低原因。解剖发现CVT中压电容C2的一个元件击穿，导致输出电压降低，分压器共54个元件，C2抽16个，CVT运行时C2电压（即中间变压器一次电压）为110/√3×16/54=18.82kV，当C2的一个元件击穿后，完好的总元件为53个，C2完好元件为15个，CVT运行时C2电压变为110/√3×15/53=17.97kV，降低4.5%，与设备运行时测量的二次电压降低的幅度吻合。分压电容器中某几个被击穿，使得串联的电容数量减少，导致分压电容增大，输出电压降低。（2）CVT电容元件击穿原因。通过解剖情况来看，该元件可能是运行中受雷电冲击或操作冲击，致元件绝缘介质损伤，或者是厂家在元件卷绕过程中，一层或多层绝缘介质受到机械损伤（完好元件共5层绝缘介质，三层聚丙烯薄膜两层电容器纸），元件场强增大，设备长期运行致完好的介质层绝缘老化，最终击穿。

2.2 中间变压器避雷器击穿引起的二次输压故障

2.2.1 故障简况：某型号TYD 110/√3-0.01H的110kV CTV在正常运行条件下，2组二次电压线圈输出电压显示为零，现场检查CTV外观正常。

2.2.2 解体分析：对两组二次线圈进行了直流电阻值的测量，C1为0.032Ω，C2为0.103Ω，总电容量为0.00980Mf，与名牌标称相符，排除了线圈断线的因素。采用常规自激法测量该CTV介损，显示过载，怀疑中间变压器短路，后将CTV解体，单独对中间变压器进行变比测量，结果一切正常。故推测避雷器F可能出现故障。经兆欧表测量避雷器对地绝缘电阻为零，解体后，发现避雷针表面有明显击穿痕迹，由此得出该次故障的原因是由于避雷器击穿引起中间压变一侧短路。将避雷器拆除后，恢复CTV接线，用抗干扰介损测量C1、C2，显示一切正常，与铭牌标称相符合。

2.3 中间变压器绝缘性能降低引起的二次输压故障

2.3.1 故障简况：某220kV TEM型号CTV投入运营27年，于2012年和2014年已发生了3起运行中二次电压降低的紧急缺陷，故障情况分别是运行值班人员发现电容式电压互感器（CVT）C相二次无输出、CVT二次输出C相电压偏低、二次输出A相电压偏低三个故障现象。其中前两次缺陷事故均采取更换C相CTV的解决措施，最后一次则采取的是更换三相的CTV措施，才保证了运行正常。事后翻查该3台CVT的预试记录、红外检测记录以及运行巡视记录，均没有异常，属于突发的缺陷。

2.3.2 解体分析：首先采用常规实验对三只CTV进行检查，无法查找到缺陷原因。继而利用试验大厅的串联谐振耐压装置对3只CVT进行升高电压试验，模拟试品在运行中的情况，耐压试验出现电压不稳、中间变压器油箱部位有放电声，可以判定CVT内部存在缺陷。将三只CTV进行解体分析，把电容分压器和中间变压器分离，测试电容分压器，电容量、介损值均正常，电容分压器合格，则说明缺陷存在于中间变压器。进一步解体中间变压器，通过外观检查初步判断连接于环氧绝缘板的中间变压器高压端子对接地刀端子放电。随即进行了绝缘板耐压试验和油样分析，结果判断绝缘板的绝缘下降，导致运行中发生放电。

3 改进建议

CTV在运行过程中，往往会出现二次输压故障，针对以上几起输压故障解体分析结果，现提出三点运维建议：（1）建议今后在CVT预防性试验时，原则上应单独测出C1和C2的电容值及介损，对测试结果是否合格的判断，如果用自激法测试C1、C2损耗超过0.2%，且两个介损值差异明显，则可判C2不合格。（2）在满足热平衡需要的基本前提下，合理科学地选用避雷器的电荷率，电荷率越低对于CTV内部谐振所吸收的热量越低，能够更好地保护避雷器不老化。（3）预试的试验电压较低，并且主要反映电容器的绝缘情况，无法检测出中间变压器油箱内的绝缘板绝缘性能下降的缺陷；此类固体绝缘的放电发展较快，红外检测也较难发现，也不具备现场检修条件。对于运行时间超过25年的CVT应尽快

更换。

4 结语

CTV作为现阶段变压系统中不可缺少的一个部分，它在电力系统的运营过程中有着很重要的地位。在实际运行过程中，CTV出现异常的现象比较普遍，其故障原因也比较多。但CTV电磁单元是最容易出现故障的部分，故障原因最常见的为二次电压输出异常。我们从解剖结果来看，要想提高电网运营效率，减少故障，在CTV制作工艺上，需要不断改进创新，同时在日常运营上也要予以重视。

参考文献

[1] 周芳，韩幸军，李懂懂，戴涛.一起110kV母线电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J].电气技术，2011，（5）.

[2] 张金祥，黄德顺.浅析电容式电压互感器二次电压偏高现象[J].高电压技术，2006，（1）.

作者简介：何新华（1982—），男，广东电网有限责任公司江门供电局工程师，研究方向：电气试验、电力设备技术监察。

（责任编辑：蒋建华）endprint