1、電容式電壓互感器常見(jiàn)的幾種故障分析判斷方法摘要：介紹電容式電壓互感器（capacitor voltage transformer，CVT）的特點(diǎn)，針對(duì)目前運(yùn) 行中電容式電壓互感器常見(jiàn)故障，提出故障分析判斷的方法。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)案例分析因電容式電壓 互感器（CVT）異常而發(fā)現(xiàn)的電容擊穿情況，并依據(jù)工作中CVT二次電壓幅值和波形的運(yùn)行 情況，探討了運(yùn)行中CVT后臺(tái)電壓的監(jiān)測(cè)及分析方法。關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器電壓曲線;常見(jiàn)故障判斷引言電容式電壓互感器（CVT）與電磁式電壓互感器（PT）相比，具有絕緣強(qiáng)度高、不產(chǎn)生鐵磁諧 振、價(jià)格較低、可兼作耦合電容器用于載波通信（PLC）等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)電力系統(tǒng)中得到廣泛

2、 應(yīng)用。由于電容器元件設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)高于其他電氣設(shè)備，故而容易擊穿，這又使電容量和介質(zhì)損耗 增大，二次電壓偏高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致主絕緣擊穿，引起高、中壓電容尤其高壓電容爆炸。電容 元件的損壞必然會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，主要表現(xiàn)為運(yùn)行中二次電壓異?；蝾A(yù)防性試驗(yàn)中 電容分壓器電容量和介損超標(biāo)。為提前發(fā)現(xiàn)或監(jiān)視CVT的運(yùn)行狀態(tài)，檢修人員對(duì)有問(wèn)題的 CVT進(jìn)行了試驗(yàn)分析和解體檢查并進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)分析，最終得出了一個(gè)CVT故障判斷的 參考依據(jù)。電容式電壓互感器是一種由電容分壓器（由高壓電容。1及中壓電容。2組成）和電磁單元 （由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、保護(hù)間隙組成）組成的電壓互感器。通過(guò)電容分壓器的分壓， 將

3、分壓后得到的中間電壓（13kV ）通過(guò)中間變壓器降為100/ V3V和100V的電壓。在正常 使用條件下工作時(shí)，電磁單元的二次電壓與加到電容分壓器上的電壓基本成正比，且相位接近 于零，具有接地電壓互感器的功能。1故障現(xiàn)象2017年3月2日，調(diào)度監(jiān)控發(fā)現(xiàn)110kV某站110kV1M電壓越限告警（B相采樣），某巡 維中心班長(zhǎng)立即組織現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)B相電壓（62.4V ）比A、C兩相（58V ）高出3-4V，不 平衡度達(dá)6.8%，且紅外測(cè)溫B相（33.5度）整體較入C相高出兩度（31.6度）（電壓型致 熱），而10kV 1M51PT三相電壓平衡，證明電壓偏高為B相互感器自身原因。后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量 該組PT

4、開(kāi)口三角形電壓達(dá)5V。后緊急申請(qǐng)停電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)B相電容量（31400pF）較上次 測(cè)量值（29370pF）高7%（超出廠家要求的5%）。結(jié)合停電試驗(yàn)結(jié)果，基本可以判定為電容分壓?jiǎn)卧母邏罕垭娙莅l(fā)生擊穿，導(dǎo)致二次輸出電壓 升高。該設(shè)備為桂林電力電容器總廠2002年產(chǎn)的電容式電壓互感器，運(yùn)行年限為15年。2故障情況及現(xiàn)象分析上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步判定為電容分壓?jiǎn)卧母邏罕垭娙莅l(fā)生擊穿，為進(jìn)一步驗(yàn)證故障的原因。將 CVT進(jìn)行了解體。設(shè)備解體檢查情況如下：1）電容分壓?jiǎn)卧c電磁單元間存在滲漏，導(dǎo)致電容分壓?jiǎn)卧臀唤档?）電容分壓?jiǎn)卧嬖诮^緣油電解現(xiàn)象，高壓臂電容芯子被擊穿，絕緣紙電解、碳化，絕緣油 污染嚴(yán)重

5、；3）電磁單元各零部件未見(jiàn)異常。因此根據(jù)該電容式電壓互感器故障表象、試驗(yàn)結(jié)果及解體檢查情況，可以判定故障原因?yàn)椋?）電容分壓?jiǎn)卧c電磁單元間密封失效，存在滲漏油現(xiàn)象，電容分壓?jiǎn)卧臀唤档?，露出?部電容芯子，在強(qiáng)電場(chǎng)下產(chǎn)生電解效應(yīng)，析出雜質(zhì)，絕緣油劣化5）雜質(zhì)進(jìn)入絕緣油后附著在電容芯子上，在絕緣薄弱處導(dǎo)致電容芯子放電，進(jìn)一步污染絕緣 油，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致電容芯子擊穿。3故障分析判新方法的研究由于CVT是全密封設(shè)備，除發(fā)生滲漏油、異常聲響等較易發(fā)現(xiàn)，其他故障一般不易直觀發(fā)現(xiàn)， 必須采取一定的技術(shù)手段才能發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的異常情況。1 ）紅外測(cè)溫值班員和檢修人員例行巡檢和常規(guī)高壓試驗(yàn)方法

6、不能有效地發(fā)現(xiàn)此類(lèi)故障。定期開(kāi)展紅外檢測(cè) 對(duì)預(yù)知此類(lèi)異常有很大幫助。因?yàn)榻^緣破壞前期都伴隨著熱量產(chǎn)生和持續(xù)，用紅外檢測(cè)能及時(shí) 發(fā)現(xiàn)設(shè)備過(guò)熱性和潛伏性故障。由于CVT為高阻抗接地，通常情況下制熱原因?yàn)殡妷盒椭茻帷Ｓ徒诫妷夯ジ衅鳠嵯裉卣鳎阂哉w溫升偏高，且中上部溫度大。故障特征：介質(zhì)損耗偏大、匝間短路或鐵芯損耗增大處理意見(jiàn)：進(jìn)行介質(zhì)損耗、空載、油色譜及油中含水量測(cè)量紅外測(cè)溫B相（33.5度）整體較A、C相高出兩度（31.6度）（環(huán)境溫度約為22度）2）油位觀察若電磁單元滿油則有可能存在電容分壓部分漏油我們認(rèn)為造成此電壓互感器內(nèi)部漏油的原因是電容分壓器底部低壓端子連接處導(dǎo)桿螺絲松動(dòng)， 密封面傾斜，

7、密封不嚴(yán)，因此導(dǎo)致電容分壓器內(nèi)部缺油所致。少油的元件內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)局部放 電，長(zhǎng)期的放電可能使介質(zhì)內(nèi)部參與的油劣化，出現(xiàn)部分導(dǎo)電微粒，這就是電容分壓器局部 發(fā)熱的主要原因。3）Tan 值電介質(zhì)的tan 6值稱為介質(zhì)損耗因數(shù)，表征的是電介質(zhì)中流過(guò)電流的有功分量和無(wú)功分量的比 值。介質(zhì)是絕緣試驗(yàn)的主要項(xiàng)目之一。它在發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、老化等分布性缺陷方面比較靈敏有 效。在交流電壓的作用下，通過(guò)絕緣介質(zhì)的電流包括有功分量和無(wú)功分量，有功分量產(chǎn)生介質(zhì) 損耗。介質(zhì)損耗在電壓頻率一定的情況下，與tan 6成正比。對(duì)于良好的絕緣介質(zhì)，通過(guò)電流 的有功分量很小，介質(zhì)損耗也很小，tan 6很小，反之則增大因此通過(guò)介質(zhì)損失

8、角正切值的測(cè) 量就可以判斷絕緣介質(zhì)的狀態(tài)。絕緣介質(zhì)在電壓作用下都有能量損耗，如果損耗較大，會(huì)使介質(zhì)溫度不斷上升，促使材料發(fā)熱 老化以至損壞，從而喪失絕緣性能而擊穿。因此介質(zhì)損失角正切值（tan 6）的大小對(duì)判斷介 質(zhì)的絕緣狀況有很大意義。4）油色譜分析根據(jù)DLT722 , 220kV及以下互感器油中溶解氣體含量（L兒L ）不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值：CVT-般為組合式單柱結(jié)構(gòu)，上半部為電容式，下半部電磁裝置。因此，影響CVT正常運(yùn)行 的常見(jiàn)故障有電磁單元故障和電容單元故障兩類(lèi)。如果是高溫過(guò)熱，將產(chǎn)生少量乙塊，如發(fā)生放電型故障，則產(chǎn)生大量乙塊。氫氣時(shí)油中發(fā)生放 電分解的氣體，但其產(chǎn)生不完全時(shí)放電引起的，在

9、伴隨氫氣含量超標(biāo)時(shí)，同時(shí)一氧化碳、二氧 化碳含量較大，則可能是固體絕緣受潮后加速老化的后果。局部放電、過(guò)熱等潛伏性故障均會(huì) 使絕緣油分解出不同的烴類(lèi)氣體，故障涉及固體絕緣，又會(huì)產(chǎn)生CO、CO2氣體，逐漸溶解在 油中形成油中溶解氣體，氣體的含量和組成與故障的性質(zhì)和嚴(yán)重程度密切相關(guān)。通過(guò)絕緣油中 溶解氣體的色譜試驗(yàn)可以有效分析互感器內(nèi)放電性故障、過(guò)熱故障。5）二次電壓監(jiān)測(cè)但是根據(jù)CVT的工作特點(diǎn)可知，其本身是計(jì)量器具，二次電壓的幅值、相位和波形能反映出 設(shè)備本身的運(yùn)行狀況。實(shí)際運(yùn)行中可利用此，注意監(jiān)視，選定合理的比照對(duì)象，從而可以較早 地發(fā)現(xiàn)CVT的異常情況。高壓電容為C1等于單個(gè)電容C除以匝數(shù)N

10、即：若高壓臂電容發(fā)生擊穿，則N減小，C1增大，由于電容芯子為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，電容兩側(cè)電量相等， 可得：可得：由上式可知，雷容擊穿會(huì)導(dǎo)致二次電壓升高。1 ）電容單元擊穿個(gè)數(shù)與電容量變化關(guān)系若擊穿1個(gè)電容芯子，則，電容變化率，當(dāng)n=80時(shí)為0.0127，根據(jù)故障電壓互感器停電試 驗(yàn)實(shí)測(cè)電容量變化率，可知擊穿電容芯子個(gè)數(shù)大約為，結(jié)和高壓臂內(nèi)絕像油劣化導(dǎo)致電容量降 低效應(yīng)，可認(rèn)為擊穿5個(gè)電容電容單元2）電容擊穿個(gè)數(shù)與電壓變化關(guān)系根據(jù)上述分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電壓，可認(rèn)為：，擊穿5層電容子 后，代入可得代入可得：基本與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)二次電壓62.4V相符合。因?yàn)樨?fù)荷影響出現(xiàn)的一次電壓波動(dòng)，往往從100%110%都有可能，但一般來(lái)說(shuō)，A、B、C 三相因負(fù)荷影響的電壓波動(dòng)會(huì)相對(duì)同步，因此，相間差不會(huì)這么大，限值5%應(yīng)該是可以的。 關(guān)鍵是如果電容元件擊穿，造成的影響是單向變動(dòng)，不會(huì)恢復(fù)，因此，如果相間差持續(xù)增大， 就有可能發(fā)現(xiàn)故障。系統(tǒng)波動(dòng)導(dǎo)致電壓越上限該站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)母線電壓告警值設(shè)置電壓上限報(bào)警值設(shè)置為117.7是為了躲避躲避電壓波 動(dòng)，但是三相電壓波動(dòng)往往是同步，由上圖可知，117.7這個(gè)值對(duì)于單相來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)安全