程凱 馬宏祖 孫繼超

摘要：電容式電壓互感器由于可防止電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振，在經(jīng)濟和安全上有許多優(yōu)越之處，被廣泛應用在110kV及以上的變電站。它通常用于標稱電壓110-500kV的中性點直接接地系統(tǒng)。但是，電容式電壓互感器受很多方面的影響，有眾多因素的干擾，比如它自身材料的不同，設計水平的不同都會或大或小地影響電容式電壓互感器的故障率，所以由于復雜多變的本質特點，電容式電壓互感器投入使用以后比起電壓互感器和耦合電容器更加容易發(fā)生故障，對電網(wǎng)的安全造成威脅，無法保證電網(wǎng)的正常運行。

關鍵詞：高壓電容器;電壓互感器;故障

1電容式電壓互感器的基本原理和結構

電容式電壓互感器內部構建主要有電容單元和電磁單元。電容器單元通過一個與電容器電壓串聯(lián)的高壓電容器，系統(tǒng)電壓降低到13～20kV，即從外觀單個或幾個電容器用瓷套為表面的耦合電容器。電容器芯是電容器的重要組成部分，并且受到基本絕緣，每個瓷套中的電容器芯由數(shù)十個或數(shù)百個串聯(lián)的電容器元件組成。電磁單元主要由三部分組成，一種是補償器，補償器的影響使得電壓和初級電壓之間的各種精確比率和相位存儲在次級負載的次級輸出上，并且電容性分壓器的電抗值等于標準頻率電容的等效值。第二種是阻尼器，阻尼器的作用是鐵磁共振，通常是具有快速飽和電抗的類型，其與電抗和阻尼電阻串聯(lián)，速飽和電抗器采用的是優(yōu)異的鐵芯材料，具有良好的性能，具有典型開關特性的磁化曲線;還有就是中間變壓器，中間變壓器實際上是一個電磁式電壓互感器，其任務是獲得一個中間電壓，通過次級電壓除以單位電壓，成為測量儀器和繼電器的標準。

2高壓電容式電壓互感器存在的問題

電容式電壓互感器可用于測量電壓，繼電保護，自動控制等。在高壓和超高壓網(wǎng)絡中，也可用作載波電力線上通信系統(tǒng)的通信電容器。為了避免系統(tǒng)發(fā)生諧振故障，我們的電力系統(tǒng)廣泛使用電容式電壓互感器，但由于工藝，測試和操作條件的影響，發(fā)生故障的概率只增不減，以330千伏的供電站為例，由于絕緣損壞2次輸入線路連接到C相變壓器，嚴重影響了測量的準確性和繼電器的可靠運行，使電網(wǎng)安全運行對網(wǎng)絡造成了損壞。電容式電壓互感器誤差的原因：電壓互感器火花隙失效的啟動器的電容器的隔離問題;高壓繞組接觸時的避雷器會導致介質擊穿;避雷器本身發(fā)生故障。這對電壓轉換器不起作用。

3分析錯誤原因

3.1中壓殼體失效和漏油導致冷凝器失效

2015年12月2日，某110千伏變電站220千伏的電壓增加了125千伏。紅外溫度測量顯示，電容式電壓互感器冷凝器塊的上三分之一比普通電容式電壓互感器高4℃。電容式電壓互感器于2009年10月生產(chǎn)，并于同年12月投入使用。斷電后，測試介電損耗，電容和比例系數(shù)，發(fā)現(xiàn)上電容器組C1與初始值相比增加了10%，標準系數(shù)下降了6%。在腐爛之后，結果證明電磁單元箱內的油位與法蘭表面幾乎處于同一水平，在冷凝器單元的底部發(fā)生油滴，并且在中壓套筒中發(fā)生漏油，部分漏油是瓷套和金屬法蘭之間的連接處。之后，拆開冷凝器單元，發(fā)現(xiàn)其在冷凝器單元中具有低油位，約為缺油的一半，并且冷凝器元件的上層的顏色與絕緣油中的下部元件和冷凝器元件的內部的顏色完全不同。

3.2接地不良引起的電壓互感器的電容屏蔽

在2016年7月的某330千伏變電站，在預定的檢查期間，操作員和維護人員聽到了I相電容式A相電力變壓器的異常放電噪聲，檢測到放電痕跡并且屏幕末端的地板被破壞，另外，對這個電壓互感器的所有部件性能進行了徹底檢測，發(fā)現(xiàn)所有都符合要求，得出接地不良是本次故障的根本原因。電容式電壓轉換器的電容部分主要由主電容器和屏蔽與地之間的電容組成。

3.3阻尼電阻故障

2019年11月18日，某220kV變電站220kV紅外溫度測量結果表明，電容式電壓互感器裝置總溫升高，平均溫度降低15℃，電容式電壓互感器是1995年的產(chǎn)品，在電源故障后進行診斷測試：確定介電損耗和電容器容量數(shù)據(jù)。這表示電容器單元的正常操作，電磁單元的絕緣電阻和初級繞組的直流電阻，表明電磁單元絕緣是完好無損的。該裝置的阻尼比與標稱比率是沒有阻尼裝置的正常比率的1.08倍，并且電磁單元的空轉測試確定阻尼裝置對測試結果有很大影響。例如，當在空載壓力下衰減時，空載電流迅速增加，并且無負載時空載損耗迅速增加。在50V電壓下，靜態(tài)電流為4.31A，損耗達到215.91W。在沒有阻尼壓力的情況下，電流均勻增加在相同的50V電壓下，靜態(tài)電流為0.093A，損耗僅為2.987W。阻尼后，具有阻尼性能的環(huán)氧樹脂氣缸具有強烈的燃燒痕跡。

4在維護和操作過程中需要了解的內容

電壓控制裝置是由異常電壓引起的，因此要重點觀察電壓變化，防止電壓異常，當電壓異常時，一般來說，首先應該對次級電路進行短路接地檢查，如同次級繞組短路接地，當電壓轉換器發(fā)生時，該轉換導致異常的相電壓，其次，檢查電壓轉換器接地是否良好，如果端子屏的接地異常，則分壓電容器異常，這不可避免地導致器件的異常電壓，這種情況異常也會導致設備電壓異常。當電容式電壓互感器測量方法應當用作電容器C的現(xiàn)場測試電壓C接近閾值時，以及電容器C1的主電容器C2的分壓，否則很容易導致誤報位置（例如，變壓器測試電壓互感器C）電容器初始值之間的差值為1.76%且不超過標準值，但是，在測量電容式電壓互感器后，主電容器C1的初始值差值達到2.23%，超過了標準值。可以容易地進行用于測量電壓轉換器的錯誤判斷。禁止使用“連接方法”在測試數(shù)據(jù)中作為“反向鏈接方法”增加了二次和接地容量，測量數(shù)據(jù)增加，可以通過初始值之間的差值計算設備的假狀態(tài)，一定不能將測量結果與銘牌直接比較（額定標稱容量，銘牌上標明的實際值和計算值之間存在細微差別，該板必須分為主電容C1和分壓C2串聯(lián)后計算的數(shù)據(jù)相比，否則設備狀態(tài)可能被錯誤地估計）。

5預防措施

每年必須檢查變壓器的入射避雷器，以便及時消除避雷器潛在的危險。同時，有必要定期檢查高壓線避雷針線的使用性能，避免過電壓損壞高壓設備。避雷器在中壓變壓器的油箱中，在高壓中壓變壓器的接線柜中，在避雷器殼體外部。因此，避雷器一旦損壞，就可以在不打開燃料箱的情況下容易地更換。經(jīng)過兩年的運行，沒有發(fā)生故障，保證了電容式電壓互感器的正常操作使用。

6結語

電容式電壓互感器是變電站的重要設備之一。電網(wǎng)的安全需要依靠它的安全運行操作。因此，制造商必須不斷提高設計和工藝水平，使用最好的原材料。電網(wǎng)維護人員應加強對電容式電壓互感器內部結構的研究，對故障進行分析研究，提出合理科學的處理意見，積極開展實時檢測和運行狀態(tài)，通過檢測將電容式電壓互感器的故障率降到最低，確保電網(wǎng)安全。

參考文獻：

[1]夏震，劉宏耀，豆河偉，等.關于電容式電壓互感器電壓異常原因探討及預控措施[J].變壓器，2018，55（10）：64-67.

[2]李紅.高壓電容式電壓互感器的故障分析及防范措施[J].電世界，2017，58（11）：10-11.