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摘要：电容式电压互感器是电力系统中主要的电压传感器，将电网高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。在实际运行过程中，会出现如电容器受潮、部分电容击穿等故障，而中间电磁单元由于种种原因产生故障致使油箱过热的事件也时有发生。笔者通过介绍一起通过红外精确测温发现的CVT油箱过热缺陷，分析在非直接接地系统中产生油箱过热缺陷的原因，给出了如何有效地避免电磁谐振及非直接接地系统合理选择接地方式的建议。
关键词：电容式电压互感器（CVT）；油箱；过热；铁磁谐振；速饱和阻尼器。
吴萍引言
电容式电压互感器（CVT）由于其结构简单、造价较低、耐绝缘冲击强度高、绝缘裕度大等优点，已广泛应用于电力系统中[1]。但在实际运行过程中，依然存在较高的故障率，较为常见的有电容器受潮、部分电容击穿造成二次电压异常、油箱异响等，而中间电磁单元由于种种原因产生故障致使油箱过热的事件也时有发生。笔者通过介绍一起通过红外精确测温发现的CVT油箱过热缺陷，分析在非直接接地系统中产生油箱过热缺陷的原因，给出了如何有效地避免电磁谐振及非直接接地系统合理选择接地方式的建议。
1 CVT结构及电磁单元抗谐振原理
CVT采用一体式结构，分为电容单元和电磁单元两大部分。电容单元由耦合电容器和分压电容器两部分组成；电磁单元包括中间变压器、补偿电抗器及保护装置、阻尼器等。
电磁单元中补偿电抗器L与电容分压器C2的容抗相匹配，以提高二次负载能力，降低负荷变化对准确级的影响。由于CVT电容分压器、补偿电容L和中间变压器构成了电容和非线性电感的串联回路，在一定的条件下会产生串联谐振，以消除容抗压降随二次负荷变化引起的电压变化，可使电压稳定。阻尼电阻R0用于阻尼CVT内部可能产生的铁磁谐振。目前使用的主要有谐振型、速饱和电抗型两种。
速饱和电抗型阻尼器由一个铍镆合金作为速饱和电抗器的铁心，原理图见图1。
(1)
式中Rz--阻尼电阻
ωN--额定角频率
C1+C2--电容分压器的额定电容
U2f--接入阻尼电阻的二次电压
UM--额定中间电压
n--分次谐波数(n=2、3、5、7、…)
但在具有非线性电感的L-C-R回路中，由于计算精度较低，一般在工程设计中都是通过试验来找出CVT的铁磁谐振的分次谐波存在范围，最终确定所需的阻尼电阻值。
3 案例及分析
3.1案例详情
某220kV变电站进行带电检测时，发现35kV1号母线C相CVT油箱整体过热。最高温度达到62℃，相邻正常相温度为30℃。依据《DLT/664 -2008带电设备红外诊断应用规范》规定，判断该设备存在危急缺陷。立即将该设备退运更换。
依据《输变电设备状态检修试验规程》规定，对退运CVT进行各项试验：
a)油色谱试验，油样已严重变色，氢气、总烃、乙炔等各项数据已严重超标，绝缘油严重劣化。
b)介质损耗及电容量测试，数据合格。
c)对中间变压器二次绕组进行回路电阻试验，数据合格。
d)拆除E点接地，对其进行绝缘电阻测试，绝缘为0；测试过程中伴有“滋滋”的放电声。
3.2数据分析
从各项试验数据分析，故障CVT的二次绕组之间绝缘正常，电容两极介损误差均在正常范围内，未发现异常。但一次绕组对地绝缘电阻为0，确定中间变压器一次绕组侧出现击穿故障。将故障设备解体后发现，补偿电抗器已严重烧损，速饱和阻尼器电抗元件也有烧蚀痕迹。
3.3小结
结合CVT设备结构分析中间变压器一次侧出现故障，导致补偿电抗器承受分压电容的输出电压，补偿电抗器绝缘击穿时，起不到补偿容抗的作用，使得一次绕组电压降低，进而使二次绕组降低。当中间变压器二次侧电压下降时，随着负荷电压的变化CVT产生分频谐振。CVT电磁单元长期处于谐振过电压下，辅助绕组上的电压全部加在阻尼电阻上，流经该电阻的电流迅速增大，发热功率迅速增加，从而使油箱中的油温急剧上升。
4结论及建议
4.1结论
CVT是电力系统中主要的电压传感器，铁磁谐振是其自身的 1种特性, 当系统出现过电压时，补偿电抗器无法正常补偿容抗，将导致CVT产生分频谐振，从而导致电磁单元出现过热故障。因此在正常运行时需要对铁磁谐振进行有效抑制,以防止继电保护误动作，影响电网的正常运行。
4.2建议
为有效抑制铁磁谐振的发生，对CVT提出以下四点建议：
生产厂家应合理设计并应用速饱和阻尼器。对采用速饱和阻尼器的产品除按照国标在1. 2 UN （UN 为额定电压）和 1. 5 UN （中性点直接接地系统） 或1. 9 UN （中性点非直接接地系统）两种电压下进行铁磁谐振试验外，还必须补充在0. 9 UN和 1. 1 UN下的铁磁谐振试验。对于速饱和阻尼器中电抗器制作材料也提出了更高的要求，要求其伏安特性符合标准要求。
安装验收时对速饱和阻尼方式要严格把关，运行中应注意对电磁单元进行认真检查，如发现阻尼器未接入或出现异常时，互感器不得投入运行。
对于补偿电抗器，应考虑在系统中出现较大的电容电流或中间变压器一次侧出现故障时，电抗器并联保护装置可以有效击穿，防止补偿电抗器因补偿大的电容电流或承受分压电容的输出电压，出现匝间击穿损坏。
不同的带电检测手段对于不同的故障检出灵敏度不同，合理的选择和利用带电检测手段可以更好的保证设备的安全运行。对于类似的具有温升高且温度上升快的故障，利用红外成像精确测温能够准确、及时的发现。
参考文献
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[2]周泽存．高电压技术[M]．北京：水利电力出版社，1998：32-40．
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[4]董国震，和敬涵．电力系统局部电路谐波谐振产生原因分析及对策[J]．继电器， 2007， 35(1)： 77-80， 84．
[5]孙增杰，王铁强，王海棠．电力系统铁磁谐振分析综述[J]．电力设备， 2007， 8(12)： 62-64．
论文作者:陈国瑞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/21
标签：谐振论文; 电压论文; 油箱论文; 电容论文; 阻尼论文; 绕组论文; 电磁论文; 《防护工程》2018年第33期论文;