幾起電容式電壓互感器二次電壓輸出異常的缺陷分析

張忞 陸川

【摘要】介紹了一起由于電容元件被擊穿故障導致二次電壓異常的實例，對故障互感器電氣試驗、解體檢查和處理過程進行了分析。最后提出了類似故障的防范措施和建議。

【關(guān)鍵詞】電壓輸出；電容擊穿；解體檢查；故障分析

1.1電力變壓器特點與CTV工作原理簡介

1.1電力變壓器特點分析

電力變壓器的基礎(chǔ)原理是電磁感應原理，將交流電壓與電流轉(zhuǎn)化為頻率相同的電壓與電流電氣設(shè)備，在工作狀態(tài)下，電力變壓器就變成一個大的電容，在進行試驗時一定要克服好其他的電容與電流，在低壓側(cè)進行電抗器補償。

電力變壓器能夠起到變換電壓的作用，在同一段線路中，會傳輸同樣的功率，電壓在變壓器的作用之下，線路傳輸電流便會減小，這便可以減少輸電線路的電量損耗，提升輸電的經(jīng)濟性，實現(xiàn)遠距離輸電，此外，降壓就能夠滿足不同等級用戶的需求，在試驗的過程中，即可根據(jù)實際情況的變化調(diào)整試驗頻率，利用其本身的電容與電感實現(xiàn)相互逐之間的補償，對于變壓器不同繞組則可以通過磁鏈耦合保證電能可以在不同回路之中得以傳遞，這樣即可達到傳輸與分配電能的作用。

1.2CTV工作原理簡介

CTV主要由電磁單元和電容分壓器兩種電氣元件組成，其工作原理如下圖1所示。主電容與分壓電容都安裝在一個瓷套內(nèi)，一般根據(jù)變電所電壓等級決定采用瓷套的數(shù)量，110kv設(shè)備中只需要1套，220kv則需要2套，500kv則需要3套。CTV的運行原理是，系統(tǒng)電壓通過分壓輸送至A點，然后通過電磁變壓單元輸出二次電壓。

在電力變壓器油中有著大量的離子與極性分子，離子則包括正離子與負離子，這兩者的數(shù)量是相等的，但是絕緣紙板會對油中負離子與極性分子產(chǎn)生一定的吸附效果，這就會導致油中電荷發(fā)生定向移動。在強油導向冷卻系統(tǒng)之中，一旦油泵被開啟，那么器身內(nèi)部流動速度較快的區(qū)域其中的正離子在油的流動作用之下，便會被帶走，此時，其中的正離子與負離子會發(fā)生分離的情況，這樣即可出現(xiàn)油帶正電、絕緣材料待負電的情況，其帶有符號相反、電量相同的電荷。在電荷產(chǎn)生分離的情況之后，就可以泄露到大地中，也可能與其中的異性分子發(fā)生復合，這樣就會導致電荷減少。

在一定的環(huán)境之中，油中水含量減少，電荷密度就會增大，水含量增加，電荷密度就會降低，油含氣量增加，其絕緣度便會降低，這樣就越容易發(fā)生放電的情況，放電會導致油發(fā)生分解，其分解的生成物會影響油的質(zhì)量，影響油的絕緣性能。而對于電力變壓器局部放電，要保證其能夠滿足用戶的使用需求，為此，就需要在設(shè)計的過程中分析好絕緣結(jié)構(gòu)電場分布情況，選擇質(zhì)量可靠的絕緣材料。

2.幾起二次輸壓故障分析判斷

2.1電容擊穿引起二次輸壓故障案例

某型號為WVB110/√3-20H的110kv CTV處于正常運行狀態(tài)下（110kv、1M、2M母線分段運行），調(diào)度發(fā)現(xiàn)110kV 11PT C相電壓偏低（二次值C相61.5V，其它兩相64.7V）紅外查探無異常，10kV1M母線電壓正常，無異常聲響。經(jīng)繼保人員測量PT端子箱保護和計量兩個繞組確認C相電壓均偏低，其中110kv 1MPT二次電壓測量情況如下表1.

表1- 110kV 1MPT二次電壓測量情況：（單位：V）

AN BN CN

保護組電壓 60.0 60.0 57.3

計量組電壓 60.0 60.0 57.3

3U0 4.73

2.1.1故障原因分析

PTC相二次電壓變低的原因較為簡單，一般是分壓電容器中某幾個被擊穿，使得串聯(lián)的電容數(shù)量減少，導致分壓電容增大，輸出電壓降低。

2.1.2解體檢查與分析

（1）初步檢查與試驗 為了確定故障原因，進行了一系列的電氣試驗。出現(xiàn)故障后，當日對于更換下來的PT檢查測試，采用TAC750D互感器測試儀測試變比，其測量結(jié)果顯示C相PT變比偏大。解剖前，對一個正常C相PT以及故障C相PT的電容量、介損、變比進行了測量，采用自激法進行電容量與介損測試，測量結(jié)果對比得出C2電容量與損耗變大，結(jié)論得出C相出現(xiàn)故障。

（2）CTV解體檢查 對CTV進行解體分離，將電容分壓器和中間變壓器分離，首先測試中間變壓器變比，與廠家設(shè)計參數(shù)吻合，中間變壓器合格，進一步說明了該故障是由于分壓電容器出現(xiàn)故障。繼續(xù)對分壓電容器進行解剖，該分壓電容器含有54個元件，C1抽38個，C2抽16個，解剖發(fā)現(xiàn)C2中1個元件（第51個）被擊穿。

（3）解剖分析 通過解剖情況來看，該元件可能是運行中受雷電沖擊或操作沖擊，致元件絕緣介質(zhì)損傷，或者是設(shè)備長期運行致完好的介質(zhì)層絕緣老化，最終擊穿。由相關(guān)計算，得出出現(xiàn)故障時二次輸出電壓的理論值降低了4.5%，與設(shè)備運行時測量的二次電壓降低的幅度吻合。

2.2二次失壓故障分析

2.2.1故障簡況 某型號TYD 110/√3-0.01H的110kvCTV在正常運行條件下，2組二次電壓線圈輸出電壓顯示為零，現(xiàn)場檢查CTV外觀正常。

2.2.2解體分析 對二組二次線圈進行了直流電阻值的測量，C1為0.032Ω，C2為0.103Ω，總電容量為0。00980Μf，與名牌標稱相符，排除了線圈斷線的因素。

采用常規(guī)自激法測量該CTV介損，顯示過載，懷疑中間壓變短路，后將CTV解體，單獨對中間變壓進行變比測量，結(jié)果一切正常。故推測避雷器F可能出現(xiàn)故障。經(jīng)兆歐表測量避雷器對地絕緣電阻為零，解體后，發(fā)現(xiàn)避雷針表面有明顯擊穿痕跡，由此得出該次故障的原因是由于避雷器擊穿引起中間壓變一側(cè)短路。將避雷器拆除后，恢復CTV接線，用抗干擾介損測量C1，C2，顯示一切正常，與銘牌標稱相符合。

3.改進建議

CTV在運行過程中，往往會出現(xiàn)二次輸壓故障，針對以上兩期輸壓故障解析結(jié)果，現(xiàn)提出幾點運維建議：

3.1建議今后在CVT預防性試驗時，原則上應單獨測出C1和C2的電容值及介損，對測試結(jié)果是否合格的判斷，如果用自激法測試C1、C2損耗超過0.2%，且兩個介損值差異明顯，則可判C2不合格。3.2在滿足熱平衡需要的基本前提下，合理科學的選用避雷器的電荷率，電荷率越低對于CTV內(nèi)部諧振所吸收的熱量越低，能夠更好的保護避雷器不老化。

4.結(jié)論

CTV作為現(xiàn)階段變壓系統(tǒng)中不可缺少的一個部分，它在電力系統(tǒng)的運營過程中有著很重要的地位。在實際運行過程中，CTV出現(xiàn)異常的現(xiàn)象比較普遍，其故障原因也比較多。但CTV電磁單元是最容易出現(xiàn)故障的部分，故障原因最常見的為二次電壓輸出異常。我們從解剖結(jié)果來看，要想提高電網(wǎng)運營效率，減少故障，在CTV制作工藝上，需要不斷改進創(chuàng)新，同時在日常運營上，也要予以重視。

參考文獻

[1]李偉凱，鄭繩楦.高壓電壓互感器中電容分壓器隨溫度變化數(shù)學模型的研究[J].電子測量與儀器學報，2005.