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【摘 要】 电容式电压互感器作为一種公用的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。由于其特殊的结构和重要的作用，因此对制作工艺和运行维护都有较高的要求，本文通过对一起典型的故障案例分析说明了该类设备运行失压故障时的现场诊断方法，运维检查方法以及对于电磁单元缺陷隐患的预控和治理方法。
【关键词】 电容式电压互感器；失压；中间变压器；低能放电；预控治理
引言：
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer，简称CVT）作为一种电压变换装置目前广泛应用于电力系统，主要作测量一遍及继电保护装置的电压信号取样设备。它接于高压与地之间，将系统电压转换成二次电压。CVT由一台电容分压器加系统电压台电磁单元组成
原理与作用
该种电气设备在电力系统中的主要用途为：
1）作电压和电能计量用。这种用途的CVT一般要求准备等级为0.2级或0.5级。
2）用于继电保护及系统检同期，检无压的电压信号源。其二次输出容量一般比较大，准备级次1.0级、3.0级及3P级便可满足要求。
3）CVT的电容分压器部分可同时兼作通信及远动控制等高频通道的耦合电容器用。这对CVT的耦合电容量有一定的要求。
一般，一台CVT可同时集上述三种功能于一体。
电容式电压互感器的典型原理
接线如图所示：
各符号含义代表如下：
?1--一次电压
?2--二次电压
C1--主电容
C2--分压电容
?c2--C2的端电压
L--补偿电抗器
YH--电磁式电压互感器
Z2--二次回路阻抗
ZD--阻尼装置
CD--带有避雷器的结合滤波器
a--低压端子（载波通信端子）
注意：当不需要载波装置时，a电压端子必须直接接地。
现状与案例分析
目前江苏地区110KV及以上电网电容式电压互感器基本属于主流配置，因此研究该设备在电网中的安全可靠运行具有重要意义。以下的案例分析是将近几年出现频次较高的典型故障进行分析，以期对电容式电压互感器这一电网重要电气设备的运行、维护、和消缺提供方向：
某变电站变220kVI段母线压变故障分析
2013年7月24日凌晨，某地区变值班员发现220kVⅠ段母线压变B相二次侧电压失压，A、C相正常，即立即汇报江苏省电网调度值班员及检修运维单位。
江苏省电力公司检修分公司即组织检修人员进行系统检查，随即制定诊断性试验方案：
1、进行二次绕组绝缘电阻测量
2、进行电容单元介质损耗正切值tgδ及电容量测量
3、进行电磁单元电压变比测量
4、进行电磁单元绝缘取样分析。
由于电容式电压互感器其分压元件中间变压器高压端子接于设备内部，无法独立直接测量，因此现场试验时，采用自激法利用互感器自身的二次端子励磁加压测量其电容量和介质损耗。试验结果发现，B相压变一次侧电压测量与二次侧励磁电压比值与标称：220000//100存在严重偏差；同时电容量及介损测量过程中当设定加压1.0kV时，升压过程始终无法升至设定值，最终自动电桥只能加压到0.14kV，测出数据：C1：0.02961uF；0.048%；C2：0.06568uF；0.040%；折算C总：0.02041uF；符合铭牌数值。
测量结果说明电容元件基本完好，但电磁单元可能存在中间变压器绕组短路、放电现象，试验电压无法正常加压。A、C压变试验数据基本正常，但也试验电压只能加压到0.5kV，无法加到设定电压1.0kV。基与试验方法为自激法，目前的全自动介损测试仪在较低的试验电压下亦能测得电容量，但无法达到设定的试验电压值说明，该设备中间励磁单元的功能已不正常，其高低压侧的电压关系与正常状态一出现较大偏离，且该设备在试验电压1.0kV即出现这种现象，在电网运行电压220000/v的情况下其绝缘将进一步劣化，中间变压器高压侧将对地击穿，因此失去原边励磁的二次绕组出现了在运行电压下失压的故障现象。基于以上试验现象以及电容式电压互感器自身结构的分析，怀疑该组三相设备电磁单元即中间变压器绕组存在绝缘缺陷。（试验结果详见电气试验报告）
东洲变220kVⅠ段母线压变电气试验报告
中间变压器出现绝缘故障的典型特征是电磁单元绝缘油组份中出现烃类故障气体，随即对现场三相电压互感器分别提取绝缘油样本进行气象色谱分析，分析结果显示：B相油样浑浊，且有强烈的酸臭味，严重变质，外状不符合运行中变压器油质量标准，显示有严重放电故障，无法进行油化试验；A相氢气286μL/L超注意值（150μL/L），总烃189.6μL/L超注意值（100μL/L），三比值：100，三比值提示故障类型判断：低能放电；C相总烃406.7μL/L超过注意值（100μL/L），三比值：120，三比值提示故障类型判断：低能放电兼过热。详见以下油色谱报告。（见下表）
油样色谱分析结果为低能放电，与电气试验分析为一次绕组放电的结论基本一致，判断结论为：B相电磁单元一次端已经烧损虚搭，存在严重放电现象，中间变压器绕组已短路损坏，A、C相压变电磁单元内部可能已存在放电故障，但中间变压器绕组尚未短路烧毁，尚未发展至二次失压。
与省电力公司相关部门联系后知悉：由于厂家2007-2009年产的CVT因电磁单元中间压变绕组用线及施工工艺存在严重质量缺陷，在运行中易发生匝间短路导致CVT损坏，2010年经省公司确认为家族性缺陷设备。该组压变为同批次产品，结合电气试验数据和绝缘油试验数据可以判定该设备也已发生同样类型的故障，无法继续运行，即安排了现场更换。
结语
近几年，由于部分电容式电压互感器制造厂家在制造中工艺流程把关不严，致使一定数量的具有先天缺陷的设备流入市场，在江苏电网已发生多起电容式电压互感器运行失压的故障。这些带有家族性缺陷的电气设备其本身的绝缘缺陷对电网形成了不可忽视的隐患，同时，在运行中其监测和保护采样功能的失去对电网的安全稳定运行也构成相当的威胁。
对于这类情况，笔者建议应采取以下预控治理措施：
1、建议相关电压互感器生产厂家严格执行质量标准，改进引线连接工艺，严把产品质量关。
2、对于出现家族型缺陷的生产厂家，运维单位对同批次的设备运行情况进行跟踪，防止类似故障的发生。
3、设备在运行中运维人员应加强巡视，巡视中如发现压变电容单元渗油、电磁单元油箱满油位或有放电声，应立即停电检查。要结合试验数据分析后确定没有缺陷，方可投入运行，以免造成事故。
4、应对存在隐患的压变二次电压进行监视，检查二次电压是否有异常变化，当发生电压波动时（包括瞬间恢复），应立即查明原因。
参考文献：
1、QGDW-10-J206-2010《输变电设备交接和状态检修试验规程》
2、DLT474-2006现场绝缘试验实施导则
3、江苏省电力公司十八项电网重大反事故措施实施细则
【关键词】 电容式电压互感器；失压；中间变压器；低能放电；预控治理
引言：
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer，简称CVT）作为一种电压变换装置目前广泛应用于电力系统，主要作测量一遍及继电保护装置的电压信号取样设备。它接于高压与地之间，将系统电压转换成二次电压。CVT由一台电容分压器加系统电压台电磁单元组成
原理与作用
该种电气设备在电力系统中的主要用途为：
1）作电压和电能计量用。这种用途的CVT一般要求准备等级为0.2级或0.5级。
2）用于继电保护及系统检同期，检无压的电压信号源。其二次输出容量一般比较大，准备级次1.0级、3.0级及3P级便可满足要求。
3）CVT的电容分压器部分可同时兼作通信及远动控制等高频通道的耦合电容器用。这对CVT的耦合电容量有一定的要求。
一般，一台CVT可同时集上述三种功能于一体。
电容式电压互感器的典型原理
接线如图所示：
各符号含义代表如下：
?1--一次电压
?2--二次电压
C1--主电容
C2--分压电容
?c2--C2的端电压
L--补偿电抗器
YH--电磁式电压互感器
Z2--二次回路阻抗
ZD--阻尼装置
CD--带有避雷器的结合滤波器
a--低压端子（载波通信端子）
注意：当不需要载波装置时，a电压端子必须直接接地。
现状与案例分析
目前江苏地区110KV及以上电网电容式电压互感器基本属于主流配置，因此研究该设备在电网中的安全可靠运行具有重要意义。以下的案例分析是将近几年出现频次较高的典型故障进行分析，以期对电容式电压互感器这一电网重要电气设备的运行、维护、和消缺提供方向：
某变电站变220kVI段母线压变故障分析
2013年7月24日凌晨，某地区变值班员发现220kVⅠ段母线压变B相二次侧电压失压，A、C相正常，即立即汇报江苏省电网调度值班员及检修运维单位。
江苏省电力公司检修分公司即组织检修人员进行系统检查，随即制定诊断性试验方案：
1、进行二次绕组绝缘电阻测量
2、进行电容单元介质损耗正切值tgδ及电容量测量
3、进行电磁单元电压变比测量
4、进行电磁单元绝缘取样分析。
由于电容式电压互感器其分压元件中间变压器高压端子接于设备内部，无法独立直接测量，因此现场试验时，采用自激法利用互感器自身的二次端子励磁加压测量其电容量和介质损耗。试验结果发现，B相压变一次侧电压测量与二次侧励磁电压比值与标称：220000//100存在严重偏差；同时电容量及介损测量过程中当设定加压1.0kV时，升压过程始终无法升至设定值，最终自动电桥只能加压到0.14kV，测出数据：C1：0.02961uF；0.048%；C2：0.06568uF；0.040%；折算C总：0.02041uF；符合铭牌数值。
测量结果说明电容元件基本完好，但电磁单元可能存在中间变压器绕组短路、放电现象，试验电压无法正常加压。A、C压变试验数据基本正常，但也试验电压只能加压到0.5kV，无法加到设定电压1.0kV。基与试验方法为自激法，目前的全自动介损测试仪在较低的试验电压下亦能测得电容量，但无法达到设定的试验电压值说明，该设备中间励磁单元的功能已不正常，其高低压侧的电压关系与正常状态一出现较大偏离，且该设备在试验电压1.0kV即出现这种现象，在电网运行电压220000/v的情况下其绝缘将进一步劣化，中间变压器高压侧将对地击穿，因此失去原边励磁的二次绕组出现了在运行电压下失压的故障现象。基于以上试验现象以及电容式电压互感器自身结构的分析，怀疑该组三相设备电磁单元即中间变压器绕组存在绝缘缺陷。（试验结果详见电气试验报告）
东洲变220kVⅠ段母线压变电气试验报告
中间变压器出现绝缘故障的典型特征是电磁单元绝缘油组份中出现烃类故障气体，随即对现场三相电压互感器分别提取绝缘油样本进行气象色谱分析，分析结果显示：B相油样浑浊，且有强烈的酸臭味，严重变质，外状不符合运行中变压器油质量标准，显示有严重放电故障，无法进行油化试验；A相氢气286μL/L超注意值（150μL/L），总烃189.6μL/L超注意值（100μL/L），三比值：100，三比值提示故障类型判断：低能放电；C相总烃406.7μL/L超过注意值（100μL/L），三比值：120，三比值提示故障类型判断：低能放电兼过热。详见以下油色谱报告。（见下表）
油样色谱分析结果为低能放电，与电气试验分析为一次绕组放电的结论基本一致，判断结论为：B相电磁单元一次端已经烧损虚搭，存在严重放电现象，中间变压器绕组已短路损坏，A、C相压变电磁单元内部可能已存在放电故障，但中间变压器绕组尚未短路烧毁，尚未发展至二次失压。
与省电力公司相关部门联系后知悉：由于厂家2007-2009年产的CVT因电磁单元中间压变绕组用线及施工工艺存在严重质量缺陷，在运行中易发生匝间短路导致CVT损坏，2010年经省公司确认为家族性缺陷设备。该组压变为同批次产品，结合电气试验数据和绝缘油试验数据可以判定该设备也已发生同样类型的故障，无法继续运行，即安排了现场更换。
结语
近几年，由于部分电容式电压互感器制造厂家在制造中工艺流程把关不严，致使一定数量的具有先天缺陷的设备流入市场，在江苏电网已发生多起电容式电压互感器运行失压的故障。这些带有家族性缺陷的电气设备其本身的绝缘缺陷对电网形成了不可忽视的隐患，同时，在运行中其监测和保护采样功能的失去对电网的安全稳定运行也构成相当的威胁。
对于这类情况，笔者建议应采取以下预控治理措施：
1、建议相关电压互感器生产厂家严格执行质量标准，改进引线连接工艺，严把产品质量关。
2、对于出现家族型缺陷的生产厂家，运维单位对同批次的设备运行情况进行跟踪，防止类似故障的发生。
3、设备在运行中运维人员应加强巡视，巡视中如发现压变电容单元渗油、电磁单元油箱满油位或有放电声，应立即停电检查。要结合试验数据分析后确定没有缺陷，方可投入运行，以免造成事故。
4、应对存在隐患的压变二次电压进行监视，检查二次电压是否有异常变化，当发生电压波动时（包括瞬间恢复），应立即查明原因。
参考文献：
1、QGDW-10-J206-2010《输变电设备交接和状态检修试验规程》
2、DLT474-2006现场绝缘试验实施导则
3、江苏省电力公司十八项电网重大反事故措施实施细则