摘要：针对电容式电压互感器（CVT）二次电压异常告警的情况，本文对此进行了原因分析和处理方法的阐述。
关键词：CVT；电容式电压互感器；绝缘；异常
1.概述
电容式电压互感器（以下简称CVT），它可兼顾电压互感器和电力线载波藕合装置中的藕合电容器两种设备的功能，同时在实际应用中又能可靠地消除与开关断口电容形成的铁磁共振，且具备优良的瞬变响应特性等，故近年来在电力系统中得到广泛应用，不仅用于变电站的线路压变，而且还大量应用在母线压变上，以代替电磁式电压互感器。但受设计制造经验、工艺水平等多种因素的限制，电容分压器介质击穿的现象时有发生。这不仅会影响其测量准确度，更有可能造成爆炸、起火等恶性事故。运行中如不及时发现异常情况，就会影响电网的安全运行。
当CVT发生部分电容损坏或绝缘异常等情况时，二次侧电压会发生相应变化，三相CVT的3U0电压值会变大，各相间电压幅值将出现较大差值，单相电压超出正常值等现象。因此对CVT二次电压异常进行分析处理具有很重要的现实意义。
2. 原因分析
2.1 CVT的原理和结构
CVT 在结构上主要由电容分压器和电磁单元组成，见图1，电容分压器分 C1和 C2两部分，电压从C2上引接，这样从根本上消除了与开关断口电容形成铁磁共振的可能性。CVT 在外形上一般由3节瓷套组成，C11、C12在上、中两节瓷套中，C13和 C2在下节瓷套中并由法兰和电磁部分接在一起。C11、C12和C13均由上百个电容元件叠装而成（电气上串联），典型数量为118 个，每个电容元件的标称电容量为1.77μF，因此 C11、C12和 C13的电容量均为1.77 μF/118=15000pF（不同厂家的产品，叠装的电容元件数量有区别），C2由几十个与 C1同型号的电容元件叠装而成（典型数量16 个，总电容量为 1.77μF/16=0.11μF）。单个电容元件在制造过程中一般按4kV直流耐压进行筛选。CVT 从 C2上提取一次电压经中间电磁式变压器TV电压转换后供保护、测量等二次专业使用，大大减少了二次负载对电压的测量准确度的影响。从二次侧看一次高压侧，在正常运行状态下应保证电源回路的阻抗接近零，即回路感抗和容抗在工频 50Hz下处于抵消状态。利用快速饱和补偿电抗器 L2调节由 C2、TV 组成的回路的电抗，以保证在工频下与分压电容器 C2容抗相抵消的目的，这样使得TV 一次侧不会产生压降损失，从而进一步保证了 CVT 二次电压测量的精确度。
2.2 CVT二次电压异常的现象
以母线CVT为例（下同），来讲述CVT二次电压异常的现象，变电站内多台保护装置显示某段母线二次电压异常（电压断线、3U0告警）、变电站监控后台显示某段母线二次电压异常、3U0值高。
2.3 CVT二次电压异常的原因分析
某段母线CVT电压异常的原因可能有电压互感器本体故障、二次回路、空气开关或熔丝故障、电压中性线存在多点接地、电压小母线放电或二次配线绝缘破损，不接地系统中还有可能是由于谐振引起。
3. 处理原则及方案
CVT二次电压异常可能是由于电压互感器本体故障、二次回路、空气开关或熔丝故障等原因引起。首先，根据二次电压异常的现象，判断二次电压异常的相别。然后通过万用表分别测量异常相别各点电压（如压变端子箱内电压互感器输出、空气开关上、下桩头电压等）的方法来判断问题的出处。
3.1 电压互感器本身故障
根据故障现象首先判断可能存在某相母线电压互感器故障，导致该相电压偏低。查找故障时首先在母线压变端子箱内测量保护电压空气开关、计量电压熔丝上桩头的电压是否正常。注意选择万用表“交流电压”档位，不得用低阻档测量。若空气开关、熔丝上桩头该相电压不正常，则可以继续在端子排上查找该相电压互感器至压变端子箱的二次电缆接线上电压是否正常。检查中注意不得引起电压回路短路、接地。
处理方案：电压互感器故障检查需要将该母线电压互感器改检修状态。继电保护专业在进行试验时，应按规范使用《继电保护安全措施票》，记录二次电缆接线位置，确保恢复时的正确性。
3.2 压变端子箱配线异常
若在母线压变端子箱检查中发现电压互感器二次电缆接线上电压正常，而空气开关和熔丝上桩头电压不正常，则可能在端子排上有锈蚀，短路或者二次配线压接不良等情况，需要进行更换端子排或者二次配线等处理。
处理方案：压变端子箱内端子排、配线更换，需要先将电压互感器二次电缆从端子排断开，由于回路带电，需用绝缘胶带包扎并防止方向套脱落。更换完毕后恢复接线，再次检查空气开关、熔丝上电压正常即可。
3.3 空气开关、熔丝故障
在母线压变端子箱内测量保护电压空气开关、计量电压熔丝上桩头的电压是否正常。若空气开关、熔丝上桩头该相电压正常，则继续检查空气开关、熔丝下桩头电压。若下桩头电压不正常，则可判断为空气开关、熔丝故障导致电压不正常，需要更换空气开关、熔丝。
处理方案：断开空气开关、熔丝上桩头的配线，由于回路带电，需用绝缘胶带包扎并防止方向套脱落。更换完毕后恢复接线，再次检查空气开关、熔丝下桩头电压正常即可。
3.4 二次回路故障
检查母线压变端子箱内至继保室内母设屏的二次电缆电压。若电压不正常，而空气开关、熔丝下桩头电压正常，则应怀疑端子排上有锈蚀，短路等情况。按照处理方法第2点的方法处理即可。若端子箱内一切正常，则需要到继保室内母设屏上检查输入电压是否存在异常。若某相电压输入即不正常，可初步判断为二次电缆存在绝缘破损、短路现象。
处理方案：首选方案是利用该电缆的备用芯更换，注意应先对该备用芯进行绝缘电阻的测量，确保电缆芯对地绝缘正常。若无备用芯，则需要立即更换二次电缆。更换完毕后，对二次电缆输入电压再次进行检查。
3.5 母设交流切换插件故障
若输入到母设装置交流电压均正常，而输出端子上的电压不正常，则应首先将输出电压端子逐一与下级回路断开，再检查端子排及二次配线，如有问题则按照处理方法第2点的方法处理即可。若能排除端子排及二次配线问题，则可以判断为母设切换装置的直流回路故障或切换插件故障。
处理方案：确认切换插件故障时，断开母设装置直流空气开关1ZK。对故障的切换插件进行更换。若为母设切换装置的直流回路故障，则检查母线变压器闸刀的辅助触点及其二次回路，对存在问题的辅助触点和二次回路进行更换处理。
3.6 电压中性线存在两点接地
根据DL/400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》和《国家电网十八项反措》要求：“电压互感器的二次回路只允许有一处接地。接地点宜设置在控制室内，并应牢固焊接在接地小母线上。”应重点检查是否存在两点接地的情况。若没有严格执行上述反措，由于两点接地造成的地电位不平衡，就会导致母线电压不平衡。
处理方案：应严格按照反措要求，在母设屏对N600回路采取一点接地。注意工作时不得使全站电压接地点失去。
3.7 电压小母线放电或二次配线绝缘破损
当故障现象中仅有某相保护或者计量电压不平衡时，则应直接检查用作保护或者计量的空气开关、熔丝、电压小母线的回路。空气开关、熔丝故障的处理按照步骤3的方法处理。若母设装置输出电压不正常，而断开下级回路后又恢复正常，则可以判断为电压小母线上可能存在放电或者二次配线上存在绝缘破损的情况。
处理方案：处理电压小母线由于飞虫、积灰等原因导致的短路、接地时，应防止引起人为短路。发现二次配线上存在绝缘破损时，应立即进行更换。特别要注意自屏顶小母线的配线更换时要先拆电源侧，再拆负荷侧；恢复时先恢复负荷侧，后恢复电源侧。检查屏顶电压小母线时需要使用梯子，注意防止高处摔跌，必须正确佩戴安全帽。检查时应由专人监护，使用绝缘良好的工具。
3.8 电压谐振
系统中非线性电力负荷不仅产生谐波，还会引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。谐振引起三相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压指示超限，并同时缓慢变化，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。
处理方案：谐振原因导致的3U0告警，应根据上面的现象及故障录波器的图形来进行分析判断或者进行谐波测试来分析，可以采用改变系统运行方式来消除谐振。
参考文献：
[1].张全元，变电运行一次设备现场培训教材[M].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介：
劳凯峰（1978.11-），男，浙江绍兴人，工程师，硕士，从事工作：变电运维管理。
论文作者:劳凯峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
标签：电压论文; 母线论文; 电压互感器论文; 回路论文; 相电压论文; 端子论文; 桩头论文; 《电力设备》2017年第32期论文;