电容式电压互感器的故障分析

【摘 要】电容式电压互感器作为各种测量、计量、仪表和继电保护的重要器件，是电气二次回路与一次系统相联络的枢纽，在电力系统中担负着把高电压按比例变成低电压的任务。本文阐述了电容式电压互感器的结构原理，介绍了电容式电压互感器的特点，探讨了电容式电压互感器的常见故障原因及检查项目，分析了电容式电压互感器的故障案例。

【关键词】电容式电压互感器 结构原理及作用 特点 常见故障 故障案例

电容式电压互感器一般适用于110kV及以上电压等级，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，同时在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性等。随着电力系统中电容式电压互感器应用数量的巨大，不仅在变电站线路出口上使用，而且大量应用在母线和变压器出口上代替电磁式电压互感器。

1电容式电压互感器的结构原理简介

电容式电压互感器（CVT）包括电容分压器和电磁装置两部分。电容分压器又包括高压电容器C1（主电容器）和串联电容器C2（分压电容器）、中间变压器T、补偿电抗器L、阻尼装置Z及保护装置f等元件组成，其中C1由C11、C12两个电容串联组成。电磁装置将分压电容器上的电压降低到中压（10～20kv），再经过中间变压器降压到所需的稳定的二次电压值100v或100/√3v，供继电保护和计量、测量等回路使用。

2电容式电压互感器的特点

从整体角度分析，电容式点互感器的结构比较简单，在维修中比较方便，并且具有非常强的绝缘耐压作用，具备非常强烈的可靠性。此外，电容式电压互感器的体积比较小，电容分压器可以形成高频载波的耦合电容器，能够有效节省投资以及设备所形成的占地面积。众所周知，在电力系统之中电压互感器是一项极其重要的组成部分，主要是按照相应的比例将高压积极转变为低压，这样一来，不仅可以为系统的电气测量装置提供方便，并且能够进一步实现电能计量装置的自动化装置。传统的电磁式电压互感器会导致铁磁谐振现象，而利用电容式电压互感器不仅不会形成这一现象，并且由于结构比较简单，并且造价比较低，现如今在高压系统中得到广泛利用。

3电容式电压互感器的常见故障原因及检查项目

3.1 常见故障原因

（1）引发电压互感器二次回路故障的原因：1）在整个回路之中积极连接电缆短路现象。2）由于二次回路导线发生受潮以及腐蚀等现象引起单相接地，从而导致两相接地短路。3）由于二次回路导线内部存在金属短路的缺陷，导致二次回路短路。4）户外端子箱发生严重受潮，端子联结处产生锈蚀。5）电压互感器接线中的隐患。6）在预试、检修过程中遗忘接线。7）电压切换开关接触不良。（2）外壳之间与绕组或者与引线之间会出现火花放电的现象，这种情况则说明在绕组的内部绝缘会产生损坏或者接触不良的现象。（3）在电压互感器内会出现冒烟现象，如果出现这种现象则说明连接的部位出现松动或者互感器的高压侧绝缘损伤等。（4）电压互感器由于因为铁芯短路导致故障过热等出现高温等现象，这样一来，则会导致油位出现上升等现象，并且由于膨胀作用产生漏油等现象。

3.2 检查项目

（1）需要观察电压互感器的瓷瓶是不是清洁或者完整，观察是否出现裂缝与放电的现象。（2）需要对电容式的电压互感器进行检查，了解电压互感器的外壳是否出现漏油或者渗漏等现象，要保证油位处于正常范围之内，并且不会出现油色变化等。（3）电压互感器的接点或者引线会不会出现过热、发红以及断股等现象。（4）在电压互感器的整体运行之中，如果本体不会出现不均匀的噪音或者异常的音响。（5）在对二次回路的电缆进行检查的时候，需要对电缆以及导线是否出现腐蚀与损伤现象进行了解。（6）要对所接表计指示是否正常，相应的保护装置是否有误等。（7）要对端子箱的基本情况进行了解，对其受潮情况进行分析与了解。（8）电压互感器的二次接线部分是不是清洁，是不是有放电痕迹等，并且二次侧和外壳的接地是否出现良好的现象。（9）在电压互感器的整体运行的过程中，本体是不是出现比较明显的温度升高或者出现异味等现象。

4电容式电压互感器的故障案例分析

4.1 故障现象

某个500kV变电站，500kV线路A相电容式电压互感器在电网正常运行条件下，发生故障，与之相关的保护误发信号，3个二次电压线圈全部无电压输出。该电容式电压互感器型号为TYD500/√3-0.005H。该电容式电压互感器由4节瓷套外壳的电容分压器和安装在下部油箱的电磁单元两部分构成，其中C11，C12、C13分别安装在1～3节瓷套内，C14和分压电容C2共装在第4节瓷套内；其电容量分别为：C11=19499pF，C12=19703 pF，C13=19868 pF，C14和C2串联后的电容量为19636 pF（其中C14=23856 pF，C2=116920 pF），油箱电磁单元中变压器的一次端A在第4节瓷套内，连接在C14和C2之间，3个二次绕组的接线端子alxl、a2x2、afxf通过接线盒引出，X端在出线盒接地。

4.2 故障原因分析

此外，如果假设电容的分压器存在缺陷，那么该节所承担的电压是比较少，如果其它的节所承受的电压比较高，那么则会导致整台设备出现异常，此外，二次电压在输出之后不仅不是正常值，并且在一定程度上会导致异音出现损坏。如果电磁单元的变压器出现一次侧断线的现象，那么电压将无法得到正常传递，并且会导致二次电压输出受到阻扰。因此，可以得知，电容式电压互感器如果可以承受正常电压，那么在积极结合其结构特点中，可以对失去电压的原因进行分析。其中，根据笔者的研究调查，之所以出现故障原因主要包括：（1）油箱的电磁单元会出现烧坏以及潮湿的现象。（2）电磁单元中的变压器相并联的氧化锌避雷器会出现击穿导通。（3）电磁单元变压器会出现一次引断线或者接地的现象。（4）分压电容器会出现短路现象。

4.3 查找故障原因的试验方法

由于设备高大，引线沉重，周围设备全部带电，拆除引线的难度和危险性都比较大，故本次试验采用不拆头的电气试验方法。在电容式电压互感器上端H点接地状态下，从二次线圈al xl反向加压，在第4节瓷套上端B处直接测量一次电压，试验接线图1如下。

图1

图1中，C11，C12，C13串联后的电容量Cla=1/（1/C11+1/C12+1/C13）=6563pF若在二次线圈al xl上，加Ua1xl=10V的电压，在电容式电压互感器正常状态下，B点测的电压的理论值UB，而原理图中：UA=（UAn/Ua1x1）×10V=（13KV/100/√3 v） ×10V=2.25KV。故：UB=UA/（1+C12/C14）=1.77KV。即B点应测量到1.77kV的电压。但在实际加压过程中，电磁单元变压器二次侧电流急剧上升，试验变压器过流掉闸，电容式电压互感器的B点测不到电压，进一步说明分压电容器C2或油箱电磁单元部分短接，电压不能反向传递。

4.4 故障处理

通过对试验结果以及结论进行分析，在怀疑电磁单元变压器一次接地可能由并接的氧化锌避雷器击穿导通引起的同时，需要及时准备好一些常规的绝缘材料，在将电容式的电压互感器进行检查的时候，可以发现电磁单元的变压器之间的联结线会与箱壳进行碰撞，这样以来不仅会出现明显的烧伤放电痕迹，并且可以将电磁单元的变压器的电阻数值保持在10GΩ以上，在将联结线缩短的时候，需要将绝缘材料进行固定，等到回装完毕之后，需要再用相应的实验方案对电容量以及介质损失角进行测量，介质的损失角如果小于0.1，那么相应的测量结果与相关理论保持一致，在经过投入后运行比较正常，那么故障点则会得到消除。

5结语

电容式电压互感器在电力系统中的应用十分广泛，由于受设计制造经验、工艺水平和原材料等多种因素的限制，投运后发生故障，就会影响电网安全运行。在实际工作中，要求运行人员加强运行巡视，检修人员认真做好每年的预试工作，建议变电站内装设容性设备在线监测装置，随时监测电容式电压互感器的电容量及介损值的变化，及时掌握设备运行工况，有效降低电容式电压互感器的故障发生率，确保电网的安全可靠运行。

参考文献：

[1] 唐铁英.电容式电压互感器潜伏性故障发现及原因分析[J].中国智能电工，2011.

[2] 梁雨林.电压互感器二次回路异常的原因及对策[J].电力自动化设备，2001.

作者简介：苏妍（1983—），女，汉族，研究生，工程师，现从事供电企业电能计量工作。