摘要：介绍了一起110kV电容式电压互感器二次电压偏低故障的处理过程，分析了导致故障的可能原因，结合本次故障阐述了诊断此类故障的具体方法，提出了预防措施。
关键词：电容式电压互感器 二次电压 故障分析
1 引言
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer，简称CVT）由电容分压器和中压电磁单元组成。它兼顾电压互感器和电力线路载波通信装置中的耦合电容器两种设备的功能，同时还能有效地抑制铁磁谐振。目前，在110kV及以上等级系统中，CVT已经逐步取代电磁式电压互感器而得到广泛应用。
电容式电压互感器作为电力系统中十分重要的设备，在投运后时常会因为各种因素（如绝缘老化、过电压、制造工艺缺陷等）而出现故障，继而给测量控制、继电保护、载波通信等带来影响，严重威胁着电网的安全运行。CVT常见的故障有：二次电压异常，本体渗漏油，投运时有异常声音等。由于CVT的许多内部缺陷是通过其二次电压的异常升降来反映的，因此，二次电压异常在CVT故障中占有很大的比重。通过深入研究CVT的工作特性，分析二次电压异常的原因，实现CVT故障的早期发现与处理，对变电站乃至整个电网的安全运行具有十分重要的意义。
2 故障现象
某变电站运行值班人员在巡视中发现该变电站508 A相CVT二次电压出现异常，降低了50%，随即通知试验人员前往进行红外测温。
通过红外测温图片分析，该相CVT的电磁单元温度明显比正常相要高，温差将近30℃，远远超过规程要求。红外测温图如图1所示。
图1 CVT红外测温图
3 故障处理
根据红外测温结果，试验人员初步判断故障部位可能出在电磁单元。在该相CVT退出运行后，试验人员对其做了空载特性试验，在对二次绕组加压时发现，当加压至20V时，电流就已达到13A，电压再往上升时就出现跳闸。而正常情况下，在铁芯磁场未饱和时，空载电流相当小，一般不超过1A。故判断电磁单元可能存在短路缺陷。
于是，试验人员决定对电磁单元进行解体检查，解体后发现该台CVT的二次线圈完好，阻尼电阻因过热而变成黑色，但测得其电阻值正常，说明未被烧坏。而一次线圈的引出端子处有明显炭黑的烧蚀痕迹。进一步解开漆包线后发现一次线圈有严重的匝间短路现象。线圈的烧损面大概达总线圈面积四分之一，烧损面有明显的过热现象，具体表现为烧糊、部分碳化，匝间和层间均已被击穿。电磁单元的解体情况如图2所示。
当C1、C2的电容量发生变化或电磁单元存在故障时，会引起CVT二次电压异常。因此，CVT二次电压偏低可能的原因为：（1）高压电容C1变小或分压电容C2变大；（2）电磁单元变压器二次回路出现短路。
根据对该台CVT解体情况和上述分析可知，由于二次线圈完好，说明电压偏低不是因为二次回路短路造成的。而二次电压仅是降低并未完全失压，故也不可能是电磁单元一次引线断线或接地、分压电容C2短路所致。因此导致团山变508A相CVT二次电压偏低的原因可以归结为CVT在运行过程中因为各种过电压的作用，分压电容C2上承担的电压急剧升高，造成C2部分电容单元击穿，致使C2变大，同时过电压也作用在中间变压器的一次绕组上，在一次绕组上产生过电流，导致绕组温度急剧升高，如果一次线圈漆包线的耐热性能未满足相关要求，线圈的绝缘将会遭受损坏，最终造成一次线圈匝间、层间短路。
5 故障综合诊断方法
近年来，随着电力系统对设备可靠性要求增高，对CVT的故障处理也相应要求迅速、及时。为了对故障快速定位，分析探讨CVT的故障诊断方法是十分有必要的。针对CVT二次电压异常现象，其故障诊断方法如下：
（1）初步诊断
取油样，进行色谱分析试验。如果特征气体（氢气、乙炔等）含量超标，说明存在绝缘老化或发热等故障。采用红外测温仪对故障设备进行红外测温，看能否找到发热点，初步确定故障部位。如果没找到发热点，则进行下述步骤。
（2）电容分压器单元诊断
为了检测电容单元有无局部缺陷，可以运用自激法分别测试高压电容C1及其介损tgδ1，分压电容C2及其介损tgδ2。即在二次绕组励磁加压，接线方式为“正接线”。根据相关规程[2，3]规定，从严考虑，电容量Cx测量值应与初始值相差不超过±2%，介质损耗因素tgδ应不大于0.2%。
（3）电磁单元诊断
为了确定电磁单元有无匝间、层间短路以及绕组松动、断线等故障。可以进行二次引线的直阻测试、空载特性测试以及变比测试等试验。测试值应与铭牌值、历史试验数据相比，无明显变化。
（4）解体检查
为了彻底查清故障根源，最后可以对设备进行解体检查。
6 结束语
针对CVT二次电压异常现象，提出以下几点预防措施：
（1）生产厂家应加强CVT制造过程的控制，重点监控电容元件的选择与安装工艺。互感器线圈的漆包线应为有良好的耐热性能、绝缘性能、机械性能和化学性能的聚氨酯漆包线。
（2）检修试验人员按照相关规程定期开展CVT的例行试验，重点考察电容值和二次绕组的V-A特性曲线（对匝间绝缘故障反映灵敏），测试结果异常时要认真分析，并根据实际情况必要时缩短试验周期。发现问题立即处理。
（3）积极开展红外精确测温工作（对CVT内部致热型缺陷反映灵敏），如果设备温度异常时，要及时上报（温差超过10℃时就应作为缺陷上报），以便及时处理。
（4）运行人员应加强对CVT二次电压的巡视，监测异常数据并做出综合分析，以便及时发现设备隐患。同时在设备运行过程中应采取相关措施，防止过电压和二次回路上的短路故障，消除CVT自身铁磁谐振的诱发因素。
参考文献：
[1]DL/T664-2008．带电设备红外诊断应用规范[S]．
[2]湖南省电力公司．输变电设备状态检修试验规程实施细则[S]．2008
[3]GB50150-2006．电气装置安装工程 电气设备交接试验标准[S]．
论文作者:朱传华
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/17
标签：电压论文; 故障论文; 测温论文; 线圈论文; 单元论文; 电压互感器论文; 绕组论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;