论文部分内容阅读
摘要：电力行业的快速发展带动我国其它行业发展迅速。电容式电压互感器（CapacitorVoltageTrans-former，以下简称CVT）因为体积小、价格低、冲击绝缘强度高、不易产生系统谐振等优点被广泛应用于110kV及以上电力系统中。
关键词：220kV电容式电压互感器;二次电压单相异常试验
引言
我国电力行业自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就。电容式电压互感器（CVT）的工作原理是由串联电容器先分压，再经过电磁式电压互感器降压和隔离。与传统电磁式电压互感器相比，CVT具有冲击绝缘强度高、制造工艺简单、重量轻、体积小、成本低、运行可靠，维护方便并可兼做高频载波通信的耦合电容等优点，但是由于CVT内部即有电容分压单元又有电磁单元，其结构复杂，每当CVT发生缺陷时，要求现场技术人员对设备结构以及特性了如指掌才能分析出故障原因及所在。
1工作原理
电容式电压互感器主要有两部分组成：电容单元及电磁单元，如图1所示。C1、C2组成电容单元，C1为高压电容，C2为分压电容。电容单元将母线电压变换成10～20kV的中间电压。中间变压器及补尝电抗器组成电磁单元，中间变压器将中间电压变换成所需要的二次电压，补偿电抗器补偿电容单元的等效阻抗形成谐振回路，降低电容单元等效电容对回路压降的影响及二次回路负荷变化对二次电压的影响，确保二次电压与一次电压获得正确的相位及幅值关系。由此可见，电容单元的电容变化及电磁单元的变化都会对二次电压测量带来一定的影响。
2故障情况
某现场在进行例行检查时发现220kV正母Ⅱ段A相CVT二次电压与以往测量值比起来偏高，而且该组压变3UO为其他组3倍以上。该段每季度测量检测一次，查阅该段CVT前几次电压历史记录，A相电压增幅为2.24%，该组压变增大3.17倍。发现如下问题：（1）A相CVT瓷瓶表面出现严重脏污;（2）A相CVT电磁单元储油柜油位偏高;（3）三相CVT表面均无渗漏油现象。
3故障分析
（1）二次线圈直流电阻试验，工作人员首先对该故障设备3个二次线圈进行了直流电阻试验并将试验结果转换到20℃与出厂铭牌值对比。3个二次线圈直阻值较出厂铭牌值无明显差异，因此可以判断此CVT二次电压异常并不是由于电磁单元中间变压器二次线圈部分匝间短路引起的。（2）绝缘电阻试验，停电后，对设备各部分进行了绝缘电阻测试。依据国家电网公司Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》对绝缘电阻测试数据进行分析，发现分压电容C2绝缘电阻明显低于规程注意值，其他部位绝缘未见异常。（3）介质损耗及电容量试验，对该故障CVT各分压电容进行介质损耗及电容量的测试，C12和C2连接处有中间试验抽头，对C11、C12、C2这3部分电容均可用正接线方法进行测试，。从数据不难判断出C2介损及电容量较试验数据分别有明显增长，其中介损值较试验数据增长164.52%，增量为0.153%，并且介损绝对值0.246%已逼近规程中规定的0.25%的注意值;其电容量增量为9.8%，也已超出±2%的警示值。C11与C12的介损及电容量测试值均正常。C2电容量明显增长也验证了电压互感器二次回路电压带电测试中二次电压低于正常值的现象。由此推断，由于C2电容量增大，引起电容分压比的改变而导致CVT二次输出电压下降的现象。排除设备及试验环境因素的影响，怀疑C2电容量增大可能是因为电容屏击穿或者严重受潮。（4）局部放电试验，工作人员将故障设备运回高压试验大厅后，对其进行了局部放电测试，测试发现明显局部放电图谱，局部放电起始电压为71kV，熄灭电压为64kV，在1.2Um/3电压下局部放电量达到162pC，远远超出规程中在1.2Um/3下保持1min局部放电量不大于10pC的注意值，因此判断设备内部存在局放缺陷。（5）设备解体情况，为了进一步确定缺陷原因，将设备进行了解体。拆解后未发现电容层间有放电或击穿痕迹，但在检查第2节瓷套C12和C2的中间抽头时发现抽头螺丝有明显且较严重的锈蚀痕迹。因此C2电容量增长的原因排除了电容屏的击穿，是内部受潮引起的。
4故障原因初析
系统B、C两相运转正常，红外热像检测显示A相比B、C相温度高5℃，可以初步判断是A相CVT故障。检查发现二次回路各端子连接情况均完好，各电容分压器低压端N点接地皆可靠，各避雷器低压端子接地皆可靠，各补偿电抗器低压端子接地皆可靠。假设此时高压电容C1完好，构成中压电容C2的内部部分电容发生了击穿短路，则C2电容量增大，则系统运行中C2分得的电压将减少，从而造成T二次侧输出电压降因为一次侧电压的降低而降低;假设此时C2电容完好，构成高压电容C1的内部部分电容被击穿短路，则C1电容量增大，则运行中C2分得的电压将增大，从而造成T二次侧输出电压因为一次侧电压的升高而升高，与本次出现的现象相吻合。
5结论及建议
结合现场情况、计算分析及试验测量数据，可得出如下结论。（1）二次电压异常时CVT故障的主要现象，包括二次电压波动、二次电压变大、二次电压变小等。在遇到CVT二次电压异常时首先进行外观检查，重点检查渗油和漏油，然后根据现象，分析可能的原因。（2）若测得某相各部分绝缘电阻数据正常，则基本可以排除因绝缘不良、分压电容接地端未接地而引起二次电压异常的因素。（3）若某相电磁单元储油柜的油位超过上限值，说明可能因为密封损坏该相电容单元绝缘油流入电磁单元，可能会出现部分电容单元暴露在空气中而形成部分单元电容击穿损坏。（4）当二次电压输出值在59.09V～60.34V之间，可以认为输出正常，当超过该范围时可以根据表2初步进行电容分压器损坏位置及个数的判断。（5）要加强在线监测，并广泛应用红外成像仪、紫外成像仪等监测设备进行长期监测，便于及早发现问题。建立完善的试验、维护和检修制度，规范试验数据的分析、处理制度，制定设备全生命周期运行维护方案。
结语
综合以上直阻、绝缘电阻、介损及电容量及局部放电测试和设备解体情况分析：该故障CVT出厂至今已服役22年，由于CVT分压电容C2首段引出的试验抽头螺丝密封性下降，C2绝缘长时间深度受潮，导致N点绝缘电阻下降，同时其介损和电容量明显增长。由于电容量增长改变了3个分压电容之间的分压比，所以才引起了运行电压下二次线圈电压降低的现象。在所管辖变电站范围内统计，同批次、同结构类型带有中间试验抽头结构的电容式电压互感器，加强红外测温工作，并结合停电计划性工作进行统一排查;上报计划，加快更换特老旧CVT设备更换速度，尤其是投运20年以上的设备;推广CVT的相对介质损耗和电容量比值带电测试项目。
参考文献
[1]刘刚，江波.电容式电压互感器故障分析及预防措施[J].变压器，2012，49（9）：68-72.
[2]王永勤，张改杰，黄卫东，等.两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障浅析[J].湖北电力，2016（11）：36-39.
[3]苏陈云，黄震.特高压电容式电压互感器介损和电容测量方法分析[J].中国电力，2012（4）：38-41.
[4]喬立凤，高敬更，温定筠，等.电容式电压互感器二次电压异常分析处理[J].电子测量技术，2013（2）：116-118.
[5]张燕珂，周国伟，赵雪松，等.一起220kV母线CVT二次电压测量误差超标问题的分析[J].变压器，2017，54（9）：64-67.
关键词：220kV电容式电压互感器;二次电压单相异常试验
引言
我国电力行业自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就。电容式电压互感器（CVT）的工作原理是由串联电容器先分压，再经过电磁式电压互感器降压和隔离。与传统电磁式电压互感器相比，CVT具有冲击绝缘强度高、制造工艺简单、重量轻、体积小、成本低、运行可靠，维护方便并可兼做高频载波通信的耦合电容等优点，但是由于CVT内部即有电容分压单元又有电磁单元，其结构复杂，每当CVT发生缺陷时，要求现场技术人员对设备结构以及特性了如指掌才能分析出故障原因及所在。
1工作原理
电容式电压互感器主要有两部分组成：电容单元及电磁单元，如图1所示。C1、C2组成电容单元，C1为高压电容，C2为分压电容。电容单元将母线电压变换成10～20kV的中间电压。中间变压器及补尝电抗器组成电磁单元，中间变压器将中间电压变换成所需要的二次电压，补偿电抗器补偿电容单元的等效阻抗形成谐振回路，降低电容单元等效电容对回路压降的影响及二次回路负荷变化对二次电压的影响，确保二次电压与一次电压获得正确的相位及幅值关系。由此可见，电容单元的电容变化及电磁单元的变化都会对二次电压测量带来一定的影响。
2故障情况
某现场在进行例行检查时发现220kV正母Ⅱ段A相CVT二次电压与以往测量值比起来偏高，而且该组压变3UO为其他组3倍以上。该段每季度测量检测一次，查阅该段CVT前几次电压历史记录，A相电压增幅为2.24%，该组压变增大3.17倍。发现如下问题：（1）A相CVT瓷瓶表面出现严重脏污;（2）A相CVT电磁单元储油柜油位偏高;（3）三相CVT表面均无渗漏油现象。
3故障分析
（1）二次线圈直流电阻试验，工作人员首先对该故障设备3个二次线圈进行了直流电阻试验并将试验结果转换到20℃与出厂铭牌值对比。3个二次线圈直阻值较出厂铭牌值无明显差异，因此可以判断此CVT二次电压异常并不是由于电磁单元中间变压器二次线圈部分匝间短路引起的。（2）绝缘电阻试验，停电后，对设备各部分进行了绝缘电阻测试。依据国家电网公司Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》对绝缘电阻测试数据进行分析，发现分压电容C2绝缘电阻明显低于规程注意值，其他部位绝缘未见异常。（3）介质损耗及电容量试验，对该故障CVT各分压电容进行介质损耗及电容量的测试，C12和C2连接处有中间试验抽头，对C11、C12、C2这3部分电容均可用正接线方法进行测试，。从数据不难判断出C2介损及电容量较试验数据分别有明显增长，其中介损值较试验数据增长164.52%，增量为0.153%，并且介损绝对值0.246%已逼近规程中规定的0.25%的注意值;其电容量增量为9.8%，也已超出±2%的警示值。C11与C12的介损及电容量测试值均正常。C2电容量明显增长也验证了电压互感器二次回路电压带电测试中二次电压低于正常值的现象。由此推断，由于C2电容量增大，引起电容分压比的改变而导致CVT二次输出电压下降的现象。排除设备及试验环境因素的影响，怀疑C2电容量增大可能是因为电容屏击穿或者严重受潮。（4）局部放电试验，工作人员将故障设备运回高压试验大厅后，对其进行了局部放电测试，测试发现明显局部放电图谱，局部放电起始电压为71kV，熄灭电压为64kV，在1.2Um/3电压下局部放电量达到162pC，远远超出规程中在1.2Um/3下保持1min局部放电量不大于10pC的注意值，因此判断设备内部存在局放缺陷。（5）设备解体情况，为了进一步确定缺陷原因，将设备进行了解体。拆解后未发现电容层间有放电或击穿痕迹，但在检查第2节瓷套C12和C2的中间抽头时发现抽头螺丝有明显且较严重的锈蚀痕迹。因此C2电容量增长的原因排除了电容屏的击穿，是内部受潮引起的。
4故障原因初析
系统B、C两相运转正常，红外热像检测显示A相比B、C相温度高5℃，可以初步判断是A相CVT故障。检查发现二次回路各端子连接情况均完好，各电容分压器低压端N点接地皆可靠，各避雷器低压端子接地皆可靠，各补偿电抗器低压端子接地皆可靠。假设此时高压电容C1完好，构成中压电容C2的内部部分电容发生了击穿短路，则C2电容量增大，则系统运行中C2分得的电压将减少，从而造成T二次侧输出电压降因为一次侧电压的降低而降低;假设此时C2电容完好，构成高压电容C1的内部部分电容被击穿短路，则C1电容量增大，则运行中C2分得的电压将增大，从而造成T二次侧输出电压因为一次侧电压的升高而升高，与本次出现的现象相吻合。
5结论及建议
结合现场情况、计算分析及试验测量数据，可得出如下结论。（1）二次电压异常时CVT故障的主要现象，包括二次电压波动、二次电压变大、二次电压变小等。在遇到CVT二次电压异常时首先进行外观检查，重点检查渗油和漏油，然后根据现象，分析可能的原因。（2）若测得某相各部分绝缘电阻数据正常，则基本可以排除因绝缘不良、分压电容接地端未接地而引起二次电压异常的因素。（3）若某相电磁单元储油柜的油位超过上限值，说明可能因为密封损坏该相电容单元绝缘油流入电磁单元，可能会出现部分电容单元暴露在空气中而形成部分单元电容击穿损坏。（4）当二次电压输出值在59.09V～60.34V之间，可以认为输出正常，当超过该范围时可以根据表2初步进行电容分压器损坏位置及个数的判断。（5）要加强在线监测，并广泛应用红外成像仪、紫外成像仪等监测设备进行长期监测，便于及早发现问题。建立完善的试验、维护和检修制度，规范试验数据的分析、处理制度，制定设备全生命周期运行维护方案。
结语
综合以上直阻、绝缘电阻、介损及电容量及局部放电测试和设备解体情况分析：该故障CVT出厂至今已服役22年，由于CVT分压电容C2首段引出的试验抽头螺丝密封性下降，C2绝缘长时间深度受潮，导致N点绝缘电阻下降，同时其介损和电容量明显增长。由于电容量增长改变了3个分压电容之间的分压比，所以才引起了运行电压下二次线圈电压降低的现象。在所管辖变电站范围内统计，同批次、同结构类型带有中间试验抽头结构的电容式电压互感器，加强红外测温工作，并结合停电计划性工作进行统一排查;上报计划，加快更换特老旧CVT设备更换速度，尤其是投运20年以上的设备;推广CVT的相对介质损耗和电容量比值带电测试项目。
参考文献
[1]刘刚，江波.电容式电压互感器故障分析及预防措施[J].变压器，2012，49（9）：68-72.
[2]王永勤，张改杰，黄卫东，等.两起典型电容式电压互感器二次电压异常故障浅析[J].湖北电力，2016（11）：36-39.
[3]苏陈云，黄震.特高压电容式电压互感器介损和电容测量方法分析[J].中国电力，2012（4）：38-41.
[4]喬立凤，高敬更，温定筠，等.电容式电压互感器二次电压异常分析处理[J].电子测量技术，2013（2）：116-118.
[5]张燕珂，周国伟，赵雪松，等.一起220kV母线CVT二次电压测量误差超标问题的分析[J].变压器，2017，54（9）：64-67.