季 燁

(鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224002)

電容式電壓互感器（CVT）相比傳統(tǒng)的串級(jí)式電磁型電壓互感器，具有體積小、重量輕、絕緣強(qiáng)度高、造價(jià)低、介損小、可以兼作載波通信或線(xiàn)路高頻保護(hù)的耦合電容等特點(diǎn)[1]，目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的電壓、功率測(cè)量、繼電保護(hù)和載波通信。文獻(xiàn)[2-5]均是根據(jù)某一具體的CVT 事故，通過(guò)試驗(yàn)或解體等方法分析故障原因，較少對(duì)試驗(yàn)方法本身的準(zhǔn)確性和適用性提出質(zhì)疑并加以驗(yàn)證。由于每次被試設(shè)備電壓等級(jí)、環(huán)境條件等各異，每個(gè)事故都有其自身的特點(diǎn)和差異性。針對(duì)例行試驗(yàn)中的一起故障，在固有的試驗(yàn)方法上，提出用反接法測(cè)量CVT的總電容量的方法，并與自激法的試驗(yàn)結(jié)果比較，從而驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，為故障的處理決策提供可靠的依據(jù)。

1 CVT的結(jié)構(gòu)原理

文中35 kV CVT的型號(hào)為WVP35-10HF，結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示。

圖1 35 kV CVT的結(jié)構(gòu)原理

CVT 主要由電容分壓器、電磁單元和接線(xiàn)端子盒組成，在結(jié)構(gòu)上是電容分壓器加電磁式電壓互感器組合而成。電容分壓器的中壓端子和接地端子穿過(guò)密封的油箱蓋引入到油箱中分別與電磁單元的高壓端子和二次接線(xiàn)板的接地端子相連。載波裝置、保護(hù)球極（N-E 間）置于二次接線(xiàn)盒內(nèi)，當(dāng)CVT 作載波通信使用時(shí),需將N-E 間連接片斷開(kāi)；否則需將N-E 用連接片短接。電磁單元的油箱內(nèi)裝有中間變壓器和補(bǔ)償電抗器、阻尼器、保護(hù)補(bǔ)償電抗器的低壓避雷器，并充有變壓器油。中間變壓器高壓繞組與補(bǔ)償電抗器串聯(lián),電磁單元的二次繞組端子及接地端子均由二次接線(xiàn)盒引出。CVT 采用電容分壓原理，由主電容C1和分壓電容C2串聯(lián)構(gòu)成電容分壓器，把一次側(cè)的高電壓降為中壓，經(jīng)分壓抽頭引入電磁單元。

2 故障情況

35 kV 鹽東變一次主接線(xiàn)如圖2 所示。2013年10月16 日，對(duì)35 kV 鹽東變電站進(jìn)行35 kV 部分集中檢修，35 kV 間隔及主變?nèi)客ｋ姡?0 kV 鹽李131 線(xiàn)路和附近的35 kV 李灶變的10 kV 李東139 線(xiàn)路形成“手拉手”，由李東139 線(xiàn)路反供鹽東變的10 kV 母線(xiàn)，故鹽東變10 kV 部分全部帶電。鹽東變35 kV 鹽東334 線(xiàn)路壓變例行試驗(yàn)為工作內(nèi)容之一，該壓變（2005年生產(chǎn)出廠）接于鹽東334 線(xiàn)路A 相上。

圖2 35 kV 鹽東變電站一次主接線(xiàn)

在對(duì)其進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書(shū)要求，采用Megger 電壓等級(jí)為2500 V的絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量主電容和分壓電容的極間絕緣電阻；采用濟(jì)南泛華AI-6000 型電橋，利用自激法測(cè)量C1，C2和介質(zhì)損耗，試驗(yàn)電壓設(shè)為2 kV。試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相試驗(yàn)結(jié)果

從表1 可以看出：（1）鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相主電容C1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，絕緣電阻和電容量較2007年試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化。（2）鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相分壓電容C2的絕緣電阻僅有13.3 kΩ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于江蘇省電力公司《輸變電設(shè)備交接和狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)CVT 分壓電容器絕緣電阻的規(guī)定值（極間絕緣電阻≥5000 MΩ）；電容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上述規(guī)程對(duì)CVT 分壓電容器介質(zhì)損耗試驗(yàn)的規(guī)定值（電容量初值差≤2%）；主電容介質(zhì)損耗為負(fù)，分壓電容測(cè)不出數(shù)據(jù)，起初懷疑測(cè)量回路中存在外界干擾因素[7]，但經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)并盡可能排除外界干擾后，試驗(yàn)結(jié)果變化不大。

測(cè)量鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相主電容和分壓電容的電容量和介質(zhì)損耗時(shí)，試驗(yàn)電壓只能升到0.4 kV，并未達(dá)到設(shè)定的2 kV。

分析此次例行試驗(yàn)中絕緣電阻試驗(yàn)可以正常進(jìn)行，介質(zhì)損耗試驗(yàn)未能得出有效數(shù)據(jù)，初步分析是鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相測(cè)量回路中有短路現(xiàn)象[3]或互感器中間變壓器的勵(lì)磁回路存在問(wèn)題[4]。CVT 一般情況下均為疊裝式結(jié)構(gòu)，無(wú)中壓引出端子，因此在測(cè)量過(guò)程中很難將電磁單元和電容分壓器分開(kāi)測(cè)量。主電容的絕緣電阻和電容量均合格，而分壓電容的絕緣電阻和電容量均不合格。因測(cè)量回路中的干擾因素，試驗(yàn)電壓無(wú)法升到設(shè)定值，因此無(wú)法得到主電容和分壓電容介質(zhì)損耗的有效結(jié)果。初步判斷是分壓電容擊穿短路所致。

3 結(jié)果分析

為了驗(yàn)證判斷，采用反接法對(duì)該壓變整體電容進(jìn)行測(cè)量,試驗(yàn)接線(xiàn)如圖3 所示，高壓端加壓，中間變壓器末端懸空，二次繞組短路接地，將其試驗(yàn)結(jié)果與自激法測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證上述自激法測(cè)量的C1，C2結(jié)果是否準(zhǔn)確。

反接法測(cè)出主電容和分壓電容串聯(lián)的總電容C反串為9421 pF。自激法測(cè)量中，兩者串聯(lián)的總電容C自串為：

圖3 反接法測(cè)量整體電容量和介質(zhì)損耗的原理

計(jì)算得C自串為9441 pF。反接法測(cè)出的整體電容量和自激法測(cè)出的電容量非常接近，誤差僅為0.21%，由此可以確定自激法測(cè)量的C1，C2無(wú)誤，從而驗(yàn)證了分壓電容擊穿短的推斷。

隨后又對(duì)該CVT 二次線(xiàn)圈的絕緣電阻和直流電阻進(jìn)行了測(cè)量，與2007年試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比均無(wú)明顯變化，進(jìn)而確定中間變壓器并無(wú)故障。

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果可以判斷：鹽東334 線(xiàn)路壓變A 相的分壓電容器已擊穿短路，但事后與調(diào)度部門(mén)溝通,該壓變?cè)诋?dāng)天凌晨6 點(diǎn)（停電前）采集信號(hào)時(shí)信號(hào)傳輸仍然正常。綜合現(xiàn)場(chǎng)情況分析可能是由于該壓變?cè)谕ｋ娺^(guò)程中，鹽東334 線(xiàn)路對(duì)側(cè)的110 kV 黃尖變的鹽東334 出線(xiàn)斷路器分開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)三相不同期引起的操作過(guò)電壓或者CVT 中間變壓器的電感能量釋放引起的內(nèi)部過(guò)電壓將分壓電容器擊穿。

對(duì)該壓變進(jìn)行更換處理，并進(jìn)行返廠解體檢查，證實(shí)了故障CVT的分壓電容的確已擊穿短路。

4 措施和建議

對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行停電例行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在如此重大缺陷的案例不多，因此對(duì)該案例應(yīng)足夠重視。針對(duì)CVT的運(yùn)行和檢修工作提出以下防范措施和建議：

（1）應(yīng)結(jié)合設(shè)備檢修周期對(duì)公司管轄范圍內(nèi)該廠家的CVT 和同型號(hào)的電壓互感器進(jìn)行一次專(zhuān)項(xiàng)排查，杜絕隱患，預(yù)防在先。

（2）加強(qiáng)CVT的運(yùn)行維護(hù)工作，重視紅外測(cè)溫的開(kāi)展和對(duì)CVT 二次輸出電壓參數(shù)的監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的CVT 發(fā)熱或輸出電壓異常等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)并采取措施。

（3）有條件可以安裝CVT 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。

（4）每次例行試驗(yàn)時(shí)都要認(rèn)真準(zhǔn)確得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。出現(xiàn)異常結(jié)果應(yīng)通過(guò)多種方法排除干擾，查明原因。如懷疑設(shè)備確實(shí)存在缺陷，應(yīng)立即退出運(yùn)行，盡快檢查處理。

（5）采購(gòu)設(shè)備時(shí)建議設(shè)備廠家改進(jìn)制造工藝，加強(qiáng)密封性能，嚴(yán)格出廠試驗(yàn)，確保電容分壓器和電磁單元的絕緣強(qiáng)度，杜絕此類(lèi)故障的發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)一起35 kV CVT 在停電例行試驗(yàn)中診斷出的分壓電容器擊穿短路的案例分析，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出對(duì)于故障原因的猜想，然后加以驗(yàn)證，最終得出結(jié)論。分壓電容器中出現(xiàn)電容器擊穿短路是導(dǎo)致介質(zhì)損耗試驗(yàn)結(jié)果異常甚至得不出結(jié)果的主要原因。在今后的試驗(yàn)中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無(wú)法得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，應(yīng)在排除外界電磁場(chǎng)干擾、接觸不良等原因后，再進(jìn)一步分析判斷，防止引起誤判斷。確定試驗(yàn)結(jié)果異常后，應(yīng)質(zhì)疑測(cè)量回路中的元件是否已經(jīng)損壞，并通過(guò)相應(yīng)方法加以驗(yàn)證。

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