两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障浅析

王永勤，张改杰，黄卫东，童 歆

(1.国网湖北省电力公司电力科学研究院高压电气设备现场试验技术国网重点实验室，湖北 武汉430077；2.国网湖北省电力公司孝感供电公司，湖北 孝感 432000；3.国网湖北省电力公司恩施供电公司，湖北 恩施 445000)

两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障浅析

王永勤1，张改杰2，黄卫东3，童 歆1

(1.国网湖北省电力公司电力科学研究院高压电气设备现场试验技术国网重点实验室，湖北 武汉430077；2.国网湖北省电力公司孝感供电公司，湖北 孝感 432000；3.国网湖北省电力公司恩施供电公司，湖北 恩施 445000)

电容式电压互感器(CVT)是电力系统中重要的设备之一，其运行状况直接影响电力系统安全稳定运行。通过介绍两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障案例，分析了故障原因，提出了类似故障的防范措施。

电容式电压互感器；二次电压；红外检测；薄膜电容

0 引言

电容式电压互感器（CVT）是电力电网中广泛使用的一种电力设备。它由电容分压器和中间电压电磁单元组成 ，兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合容器两种设备的功能。

CVT的电磁单元体积较小，绝缘距离较小，但不同生产厂家装配工艺参差不齐，容易导致CVT发生故障。常见的CVT故障有分压电容器损坏、中间变压器损坏和补偿电抗器损坏等。若不及时处理，不仅会影响测量，严重会引起喷油、起火、保护误动等事故。

本文介绍两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障案例，分析了故障原因，提出了类似故障的防范措施。

1 典型案例1

9月8日，孝感运维人员巡视某变电站时，发现后台保护装置报110 kV严2号PT三相电压不平衡。检修人员到现场测量A、B、C三相电压互感器二次电压，其中A相、B相电压约为57 V，而C相电压约为47 V。当电压互感器正常运行时，其二次电压应为V，C相二次电压已明显偏低。随后检修人员在现场对该电压互感器进行红外检测，检测结果如图1所示。由图1可以看出，C相电压互感器红外测温正常，未发现明显的过热点，排除故障设备内部存在过热故障。

确认故障后，运维人员根据地调命令将该电压互感器转检修，更换故障相电压互感器，并对故障设备进行离线检测。

电容式电压互感器由电容单元和电磁单元构成，如图2所示。根据电容式电压互感器的结构，其二次电压值与电容分压单元和电磁单元均有关，为确定电压互感器故障部位，需分别对电容分压单元和电磁单元进行检测。首先，测量电压互感器电磁单元的直流电阻，与交接试验值进行比对，能够有效的发现线圈绕组是否存在断线或匝间短路的故障，检测结果如表1所示。由表1可知，电磁单元绕组的直流电阻与交接试验时的测量值偏差较小，与换算到同一温度下的电阻值相差不大于10%，因此电磁单元不是引起二次电压异常的原因。

图1 电容式电压互感器现场红外测温Fig.1 Field infrared detection of capacitive voltage transformer

图2 电压互感器结构原理图Fig.2 Principle diagram of CVT

表1 电磁单元直流电阻测试结果Tab.1 Test results of DC resistance of electromagnetic unit

测量电压互感器电容单元的分压高压电容C1和低压电容C2，与出厂值进行对比，如表2所示。

表2 CVT高压电容和低压电容测量结果Tab.2 Measurement results of CVT high voltage capacitor and low voltage capacitor

高压电容无明显变化，而低压电容明显增大。根据电网设备状态检修规程的要求，电容值与初值偏差不宜超过10%。因此，可以判断低压电容存在故障。CVT电容单元的高压电容和低压电容均由薄膜电容串联组成，每片薄膜电容值基本相同，但薄膜电容数量不同。根据试验测量值，初步判断低压电容中部分薄膜电容击穿。

对故障相电压互感器进行解体，利用万用表逐片测量低压电容值，发现第1片和第6片薄膜电容值为零。取出该薄膜电容，逐层打开，均发现存在短路击穿点，如图3所示。

图3 CVT电容单元现场解体Fig.3 Field disassembly of CVT capacitor unit

2 典型案例2

4月3日，十堰运维人员巡视某变电站时，发现34开关保护装置报110 kV线路电压互感器存在TV断线故障。二次检修班到现场进行检查，测量两组二次电压线圈的输出电压，其输出电压9 V和4.7 V，远低于正常电压V。现场对电容式电压互感器进行精确红外测温，发现油箱底部温度明显偏高，温差为8.9℃，如图4所示。

图4 电压互感器现场红外测温Fig.4 Field infrared detection of capacitive voltage transformer

确认故障后，运维人员根据地调命令将柏34开关及线路转检修，更换故障相CVT。对故障相电容式电压互感器进行绝缘电阻试验，测量一次绕组 N端与二次绕组及剩余电压绕组绝缘电阻、一次绕组AN端与地间绝缘电阻和二次绕组与剩余电压绕组之间对地绝缘电阻，其测试结果如表3所示。

表3 线路CVT绝缘电阻Tab.3 Test results of fault phase CVT insulation resistance

由表3可知，电磁单元一次绕组存在绝缘故障，已短路接地，而电磁单元二次绕组对地绝缘良好。电压互感器一次绕组电压与其电容单元的分压比有关，一般约为数十千伏，当一次绕组短路接地时，将形成较大的短路接地电流，使其油箱底座温度上升，这与红外检测结果一致。

对油箱底座内绝缘油进行油化试验，其检测结果如表4所示。按照DL/T722－2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》的要求，该故障设备H2、C2H2和总烃含量已明显超标，根据三比值法判断结果，该故障设备内部存在电弧放电，能量较大。

对故障设备进行解体，查找其故障点，如图5所示，电压互感器的电磁单元一次绕组绝缘损坏，存在明显的放电现象，应已造成主绝缘损坏。由图可以看出，一次绕组表面存在明显的碳化现象，放电能量较大，时间较长，与红外检测图谱和绝缘油色谱分析结果一致。

表4 线路CVT绝缘油色谱分析Tab.4 Test results of fault phase CVT oil chromatogram

图5 电压互感器现场解体Fig.5 Field breakdown of capacitor voltage transformer

3 结论

电容式电压互感器故障类型种类繁多，其中二次电压输出异常所占比例较大，加强监视，定期采集数据，注意后台监控报警，都能较早发现CVT异常情况。

CVT的电容单元和电磁单元故障都会影响其二次输出电压，在现场结合红外现场检测结果能够初步判断其故障部位和原因，尽快安排停电检修。

交接试验时，要注意对分压比进行三相间横向和纵向的对比，投入运行的CVT应建立运行电压档案，便于及时掌握CVT的运行状态。

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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，湖北武汉人，高级技师。