陳潤穎,王周祥

（長沙電業(yè)局，湖南長沙 410600）

電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformer，CVT）主要是由電容分壓器和中壓變壓器組成的電氣設(shè)備[1]。由于CVT結(jié)構(gòu)獨(dú)特，因而在實(shí)際中應(yīng)用廣泛。例如用作電壓互感器和電力線路載波裝置中的耦合電容器，尤其近幾年，普遍運(yùn)用于110 kV及以上電壓等級的變電站[2-4]。

隨著CVT的推廣運(yùn)用，CVT在運(yùn)行中遇到的問題越來越多。主要是受制造工藝、設(shè)計(jì)水平等多種因素的影響，在運(yùn)行過程中故障時(shí)有發(fā)生[5-7]，例如：諧振過電壓、滲漏油、內(nèi)部絕緣受潮、電磁單元二次側(cè)輸出電壓異常、分壓電容與電磁單元不匹配、中壓變壓器故障等，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性[8-9]。

圖1 CVT電氣原理圖Fig.1 The electrical schematic diagram of CVT

為了研究故障，給出CVT電氣原理圖，如圖1所示。圖中，C1由C11、C12、C13組成，C2為分壓電容。CVT的瓷套節(jié)數(shù)與電壓等級有關(guān)，通常在500 kV電壓等級中有3～4節(jié)瓷套，220 kV電壓等級中有2節(jié)瓷套，110 kV及以下電壓等級中有1節(jié)瓷套[10]。C11在上節(jié)瓷套中；C12在中節(jié)瓷套中；C13和C2在下節(jié)瓷套中并由法蘭和電磁部分連接在一起；L為補(bǔ)償電抗器；Z為阻尼裝置；J為帶避雷器結(jié)合濾波器。

1 電容分壓器介損增長異常情況分析

1.1 介損增長異常情況

2011年11月，星城500 kV變電站的500 kV星天線A相CVT下節(jié)電容分壓器C2及C13在預(yù)試中發(fā)現(xiàn)介損增長同往年相比異常，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。理論計(jì)算值如下。

表1 預(yù)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)及往年試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Pre-test data and the experimental data in previous years

計(jì)算值與測量值（0.365）基本一致，說明試驗(yàn)方法是正確的[11]。電容量比往年值增大1%，電容量和介損值雖都未超出《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中的規(guī)定值（分別為±2%、0.5%），但介損異常增長，初步猜測是C13內(nèi)部存在缺陷，由于條件所限，預(yù)試時(shí)的試驗(yàn)電壓最高為10 kV，因而無法對介損增長異常原因做出直觀的準(zhǔn)確的判斷，需要將其退出運(yùn)行，進(jìn)一步試驗(yàn)[12-13]。

1.2 提高試驗(yàn)電壓分析介損增長異常緣由

將該相CVT的C13試驗(yàn)電壓從10 kV升至100 kV，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。從10 kV到81 kV，隨著試驗(yàn)電壓的升高，C13介損下降到0.045%，但電容量卻比往年值增大4.42%，說明有元件被擊穿。隨后，當(dāng)試驗(yàn)電壓繼續(xù)上升至100 kV時(shí)，C13介損和電容量均不再隨電壓變化而變化，說明故障元件已被完全擊穿導(dǎo)通。初步預(yù)測介損異常增長是因?yàn)楣收显赐耆珦舸?dǎo)通，電阻增大所致。C13第二次試驗(yàn)時(shí)，電容量和介損變化不大，進(jìn)一步證明故障元件已完全擊穿導(dǎo)通，而C2無任何故障。

1.3 CVT解體分析

通過現(xiàn)場解體CVT分析，發(fā)現(xiàn)下節(jié)瓷套的電容共有154個(gè)元件，其中C13有130個(gè)元件，C2有24個(gè)元件（見圖1）。在正常情況下，單個(gè)元件的電容量約為2.35 μF，由此可以計(jì)算未損壞的元件數(shù)量為:

被擊穿的元件為:

130-124.4=5.6（個(gè)），即5～6個(gè)元件被擊穿。

解體后檢查CVT電容元件，對每個(gè)電容元件施加2 kV直流電壓，檢查其充放電情況是否正常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A相下節(jié)C13被擊穿6個(gè)元件與計(jì)算值相符，而C2正常。由于相互串聯(lián)的電容數(shù)量減少，必然導(dǎo)致電容量增大，這與電容量的測量結(jié)果是一致的。擊穿的電容單元見圖2。

圖2 電容元件擊穿單元Fig.2 The breakdown unit of capacitive element

由圖2可看出，電容器元件擊穿程度十分嚴(yán)重，擊穿部位靠近元件的中部。通過分析可得出結(jié)論：由于電容器在制造過程中抽真空的時(shí)間不夠長或真空度沒有達(dá)到要求，局部存在氣泡所致[14-16]，即使在系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓下，電容器也容易發(fā)生局部放電，使電容元件被擊穿，導(dǎo)致C13介損增長異常[17]。

2 結(jié)論

由以上試驗(yàn)和解體分析可知，對CVT的預(yù)試不僅要測量電容量及介損，而且要與往年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析和處理，才能有效發(fā)現(xiàn)電容元件內(nèi)部的一些安全隱患及故障。對電容量或介損的增長要引起高度的重視，出現(xiàn)增長過快的應(yīng)跟蹤試驗(yàn)或縮短試驗(yàn)周期，對增長異常的應(yīng)退出運(yùn)行，并進(jìn)一步試驗(yàn)找出其原因。CVT所有元件中最容易出現(xiàn)故障的部件是電容單元，在電容單元故障緩慢發(fā)展過程中，通過試驗(yàn)分析并及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取有效措施，避免CVT惡性事故的發(fā)生，對保證CVT的安全、準(zhǔn)確十分重要。在往后的試驗(yàn)中，需加強(qiáng)CVT的電氣預(yù)試技術(shù)監(jiān)督工作，并嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定周期進(jìn)行預(yù)試，避免超周期現(xiàn)象。

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