几起电容式电压互感器二次电压输出异常的缺陷分析

张忞 陆川

【摘要】介绍了一起由于电容元件被击穿故障导致二次电压异常的实例，对故障互感器电气试验、解体检查和处理过程进行了分析。最后提出了类似故障的防范措施和建议。

【关键词】电压输出；电容击穿；解体检查；故障分析

1.1电力变压器特点与CTV工作原理简介

1.1电力变压器特点分析

电力变压器的基础原理是电磁感应原理，将交流电压与电流转化为频率相同的电压与电流电气设备，在工作状态下，电力变压器就变成一个大的电容，在进行试验时一定要克服好其他的电容与电流，在低压侧进行电抗器补偿。

电力变压器能够起到变换电压的作用，在同一段线路中，会传输同样的功率，电压在变压器的作用之下，线路传输电流便会减小，这便可以减少输电线路的电量损耗，提升输电的经济性，实现远距离输电，此外，降压就能够满足不同等级用户的需求，在试验的过程中，即可根据实际情况的变化调整试验频率，利用其本身的电容与电感实现相互逐之间的补偿，对于变压器不同绕组则可以通过磁链耦合保证电能可以在不同回路之中得以传递，这样即可达到传输与分配电能的作用。

1.2CTV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，其工作原理如下图1所示。主电容与分压电容都安装在一个瓷套内，一般根据变电所电压等级决定采用瓷套的数量，110kv設备中只需要1套，220kv则需要2套，500kv则需要3套。CTV的运行原理是，系统电压通过分压输送至A点，然后通过电磁变压单元输出二次电压。

在电力变压器油中有着大量的离子与极性分子，离子则包括正离子与负离子，这两者的数量是相等的，但是绝缘纸板会对油中负离子与极性分子产生一定的吸附效果，这就会导致油中电荷发生定向移动。在强油导向冷却系统之中，一旦油泵被开启，那么器身内部流动速度较快的区域其中的正离子在油的流动作用之下，便会被带走，此时，其中的正离子与负离子会发生分离的情况，这样即可出现油带正电、绝缘材料待负电的情况，其带有符号相反、电量相同的电荷。在电荷产生分离的情况之后，就可以泄露到大地中，也可能与其中的异性分子发生复合，这样就会导致电荷减少。

在一定的环境之中，油中水含量减少，电荷密度就会增大，水含量增加，电荷密度就会降低，油含气量增加，其绝缘度便会降低，这样就越容易发生放电的情况，放电会导致油发生分解，其分解的生成物会影响油的质量，影响油的绝缘性能。而对于电力变压器局部放电，要保证其能够满足用户的使用需求，为此，就需要在设计的过程中分析好绝缘结构电场分布情况，选择质量可靠的绝缘材料。

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，其它两相64.7V）红外查探无异常，10kV1M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.

表1- 110kV 1MPT二次电压测量情况：（单位：V）

AN BN CN

保护组电压 60.0 60.0 57.3

计量组电压 60.0 60.0 57.3

3U0 4.73

2.1.1故障原因分析

PTC相二次电压变低的原因较为简单，一般是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。

2.1.2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PT检查测试，采用TAC750D互感器测试仪测试变比，其测量结果显示C相PT变比偏大。解剖前，对一个正常C相PT以及故障C相PT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C2电容量与损耗变大，结论得出C相出现故障。

（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。

（3）解剖分析 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，或者是设备长期运行致完好的介质层绝缘老化，最终击穿。由相关计算，得出出现故障时二次输出电压的理论值降低了4.5%，与设备运行时测量的二次电压降低的幅度吻合。

2.2二次失压故障分析

2.2.1故障简况 某型号TYD 110/√3-0.01H的110kvCTV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 对二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。00980Μf，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，怀疑中间压变短路，后将CTV解体，单独对中间变压进行变比测量，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。

3.改进建议

CTV在运行过程中，往往会出现二次输压故障，针对以上两期输压故障解析结果，现提出几点运维建议：

3.1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。3.2在满足热平衡需要的基本前提下，合理科学的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，能够更好的保护避雷器不老化。

4.结论

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]李伟凯，郑绳楦.高压电压互感器中电容分压器随温度变化数学模型的研究[J].电子测量与仪器学报，2005.