电容式电压互感器二次电压异常的 检测方法及处理

胡伟涛 岳啸鸣 祝晓辉 闫佳文

（1.国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050070；2.国网河北省电力公司电力科学研究院， 石家庄 050000；3.国网河北省电力公司培训中心，石家庄 050031）

电容式电压互感器做为电力系统中的重要设备，通过电容分压原理，实现电压的在线监测[1]，同时，由于其具有良好的绝缘性能，价格低等诸多优点[2]，在超高压、特高压电网中广泛应用。但是，由于电容式电压互感器在设计、工艺等因素的影响，导致电容式电压互感器在运行中发生一些故障，其中主要是二次电压异常的故障[3-5]，如分压电容器故障、补偿电抗器损坏等[6-14]，但由于故障的真正原因较难分析往往容易被忽视[15-19]。

随着输变电设备状态检修的实施，电气设备的检修计划是依据设备评价状况或基准周期来执行，由于基准周期的延长，为准确及时的掌握电气设备的健康状况，对在线监测、带电测试的检测技术、仪器、检测人员的技能水平要求越来越高，本文对电容式电压互感器二次电压异常常见缺陷进行分析，对缺陷原因进行分析，并提出了处理措施及日常维护建议。

1 CVT 结构及工作原理

CVT 主要由电容分压器和中间变压器组成，具有电压互感器和耦合电容器两种设备的功能，在电力系统中广泛应用。电容分压器由若干电容单元串联组成，电容单元的数量与电压等级、电容单元的允许电压值有关。电容单元浸泡在0.1MPa 正压的绝缘油中，在每节瓷套的顶部都装有金属膨胀器。中间变压器由装在密封油箱内的变压器，补偿电抗器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮气[20]，其工作原理示意如图1所示。

由图1可知，正常运行时，CVT 整台承受系统电压，经分压器分压，中间变压器降压后，输出100V或供给计量仪表和继电保护装置。

图1 CVT 工作原理示意图

2 CVT 二次电压异常常见缺陷及检测方法

2.1 分压电容器击穿导致二次电压异常

文献[21]阐述了一起因电容单元击穿造成二次电压升高。解体后，发现击穿点位于电容单元表面，说明电容单元的制造车间清洁度不达标，导致电容单元可能受到杂质污染，或原材料局部存在个别缺陷，这些绝缘薄弱点导致局部电场强度较大，甚至超过原材料的要求值，在运行电压的作用下，薄弱点进一步劣化，最终导致电容单元击穿。

检测方法及防范措施：加强电容式电压互感器运行中相对介损、电容量的带电测试，红外测温，二次电压的分析。如果同一厂家的产品出现过类似缺陷，对于同批次的产品应进行停电试验，并制定预控措施。没有出厂的产品，进行驻厂监造，可以要求厂家增加试验项目及特殊试验，确保产品零缺陷出厂、投运。

2.2 二次输出电缆接地导致二次失压

文献[22]阐述了一起二次输出电缆接地导致二次失压。原因分析为C 相二次输出电缆接地，造成A、B 相电压互感器二次短路，在中间压变压器一、二次线圈中流过数倍于正常值的短路电流，线圈中产生大量的热量，线圈温度升高，线圈绝缘损坏、层间短路。最终导致电磁单元高压一次回路击穿。

检测方法：停电试验时，二次人员对二次电缆进行绝缘试验，运行中加强红外线测试工作。设备交接验收时，对二次回路的绝缘进行复测，确保二次输出电缆良好。

2.3 低压端“δ”断线导致二次电压偏低

文献[23]阐述了一起低压端“δ”断线导致二次电压偏低。解体检查发现中压电容与中间变压器之间引线断开，中间变压器上引线固定螺栓上还压着残留的断股铜丝，即中压电容C2下端“δ”接线端子与电磁单元之间的引线断开。断线处有明显放电烧黑痕迹，经现场修复后投入运行，至今一切正常。

检测方法：加强电容式电压互感器运行中相对介损、电容量的带电测试，红外测温，二次电压的分析。对于二次电压异常，停电检查时，应进行变比试验项目。

2.4 二次回路接触不良导致电压异常

某500kV 变电站，电气试验专业人员在对变电站8月15日至11月1日的电容式电压互感器电压监测数据进行分析时，发现某500kV 线路C 相电压自9月份以后比A、B 相的监测电压低，差值在3～7kV 之间波动，此线路与本站其他500kV 线路的电压变化趋势不同。专业人员及时将缺陷上报，运检中心组织相关专业班组立即赶赴现场进行带电测试、检查及分析。

对此线路电容式电压互感器进行相对介损、电容量的带电测试，高频局部放电测试，红外测温均无异常；外观检查无异常。在对二次回路检查时，发现计量和保护用线圈的二次电压三相一致，均为59.4V；而仪表远动用二次回路的刀闸上口电压三相一致，为59.4V，而刀闸下口电压C 相为57.9～59.2V之间波动，A、B 相稳定为59.4V；从二次回路电压测试结果可以明显看出仪表远动用C 相二次回路电压在刀闸上下口之间存在压降，回路存在接触不良缺陷，确定缺陷原因后，对二次回路刀闸上的压降进行测试，发现C 相刀闸上的压降在0.2～1.5V 之间波动，A、B 相压降为0V，将二次电压换算到一次，C 相电压比A、B 相电压低1～7.5kV。对二次回路刀闸处理后，缺陷消除。

检测方法：加强二次电压的历史数据分析，对于导电性能劣化的二次回路电气元件，停电前应加强带电测试，停电试验时应将其更换为性能良好的空开，应进行二次回路的回路电阻试验项目。

2.5 二次测控装置本身缺陷导致电压异常

某500kV 变电站自2013年1月份以来，某500kV 线路电容式电压互感器的A、B 相电压较C相及同一变电站同一母线上其他线路的电压偏高，其中B 相较同意母线电压监测值高4kV，A 相相较同意母线电压监测值高2kV，由于此线路属于网间联络线，至2013年12月16日没有安排停电进行试验，专业人员定期对此CVT 进行相对介损、电容量的带电测试及监测电压的分析，没有异常现象。2013年12月16日对此线路间隔进行停电试验，绝缘试验、介损电容量试验，变比检查，测试结果均合格，说明一次设备无异常。

与二次专业人员沟通后，决定对三相设备二次回路施加60V 的交流电压模拟设备运行状态，检查测控装置测试结果，发现三相测试数据不平衡，电压不平衡度与运行时监测电压的偏差问题一致。咨询厂家技术人员，发现测控装置本身的定义有问题，将问题处理后，监控电压三相正常，缺陷消除。

检测方法：加强二次电压变化趋势的分析，测控装置投入运行前应对功能逐项进行检查和试验，并进行模拟试验，将装置的误差及本身缺陷及早消除，确保零缺陷投运。

3 结论

为保证电容式电压互感器在电力系统中安全可靠的工作，须加强变电巡视、安装在线监测装置或带电测试装置，以便及时发现运行缺陷，根据缺陷现象结合以往经验采取针对性的检测方法，确保设备安全运行。

1）对于二次回路中采用小刀闸的，结合停电试验全部更换为空气开关，确保二次回路接触良好。

2）停电试验时，不仅对二次回路绝缘进行试验，增加二次回路的回路电阻试验项目。

3）加强对测控装置的入网检测及管理，对其功能交接时应逐项进行检验，并进行模拟试验，确保其精度。

4）加装在线监测装置或带电检测装置，定期对电容式电压互感器进行带电试验，并加强测试数据的分析。

5）加强二次电压的分析，发现异常数据，应采取相应的带电测试并制定针对性的预控措施。

6）加强设备前期管理，确保设备零缺陷出厂，零缺陷、隐患投运。

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