王宇，呂旭東，王維振，倪炯，金穎杰

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

500 kV電壓互感器二次側過電壓的故障分析

王宇，呂旭東，王維振，倪炯，金穎杰

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

某500 kV變電站發(fā)生一起因避雷器傾倒引起CVT（電容式電壓互感器）分壓電容短路并導致保護電壓繼電器閉鎖事故。通過對500 kV CVT現(xiàn)場情況及故障錄波圖的分析，并結合分析500 kV CVT內部結構及分壓原理，計算了由于分壓電容短路導致二次側過電壓倍數(shù)，計算結果與現(xiàn)場實際情況一致，以此可確定故障原因為避雷器砸中CVT第一、二節(jié)間金屬連接部分致使第一節(jié)電容被短路，為分析CVT類似故障提供了一種可行的判斷方法。

電容式電壓互感器；過電壓；故障分析

0 引言

TV（電壓互感器）將電力系統(tǒng)一次的高電壓轉換成與其成比例的低電壓，輸入到繼電保護、自動裝置和測量儀表中，是電網(wǎng)正常運行、監(jiān)視、計量、保護和控制等系統(tǒng)中不可缺少的主設備之一[1]。CVT（電容式電壓互感器）是由電容分壓器和電磁單元組成的具有獨特結構的電氣設備。由于它兼顧了TV和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設備的功能，因此近幾年在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用[2]。但是目前對于CVT的二次內部過電壓沒有很好的保護措施。以下通過分析一起500 kV CVT分壓電容短路故障引起二次系統(tǒng)過電壓并導致保護電壓繼電器損壞事件，分析計算二次過電壓倍數(shù)，并提出預防措施。

1 事故簡介

2016年1月25日，某500 kV變電站線路B相避雷器升高座底部進水結冰被撐裂導致避雷器墜落，墜落過程中避雷器整體壓向B相TV致瓷瓶損壞，現(xiàn)場對線路B相TV進行更換。B相TV更換完畢進行送電檢查時，運行人員發(fā)現(xiàn)線路2套分相電流差動REL561保護閉鎖光字亮，進一步檢查發(fā)現(xiàn)2套保護電壓回路繼電器RXBA4的B相告警燈亮，保護已閉鎖。經(jīng)過現(xiàn)場檢查、調取波形分析后，發(fā)現(xiàn)避雷器墜落過程中砸壞了B相TV從而導致二次側出現(xiàn)了過電壓并燒壞了電壓繼電器。

2 事故分析

2.1 CVT一次結構分析

目前500 kV TV絕大多數(shù)為電容式，CVT主要由電容分壓器和電磁單元組成，一般采用三節(jié)電容分壓。CVT是由電容分壓器抽取電壓，再經(jīng)變壓器變壓得到標準二次電壓，提供給保護、測量、計量、控制等儀表裝置使用。電容分壓器由瓷套和裝在其中的若干串聯(lián)電容元件組成，500 kV TV在外形上由3節(jié)瓷套組成，簡化結構如圖1所示，C1和C2分別在上、中兩節(jié)瓷套中，C3在下節(jié)瓷套中并由法蘭和電磁部分連接在一起[3]。考慮進行過B相TV更換工作，進一步檢查現(xiàn)場CVT回路，測得電壓數(shù)值、極性都正確，只是3U0數(shù)值為1.35 V有些偏高，但考慮到B相更換的CVT型號及廠家與原A和C兩相CVT不一致，可能導致性能上的差異，故首先排除CVT本體問題。

圖1 CVT結構簡圖

2.2 二次檢查及錄波分析

進一步檢查線路2套差動保護屏，確認2套保護電壓回路斷線繼電器2組電壓比較回路壓差正常，差值較小，不足以使繼電器動作。從站內故障錄波器上手動錄波檢查電壓回路，電壓極性變比也正常，未見諧波分量的影響。綜合以上分析，CVT接線沒有異常，考慮到避雷器倒塌時線路并未跳閘，事故當時電壓可能有異常波動，通過調取事故當時的錄波文件，發(fā)現(xiàn)B相電壓有1段較長的波動，B相異常電壓二次感應電壓峰值為123.2 V，約為B相正常電壓峰值的1.5倍，持續(xù)時間在2 s左右，如圖2所示。由于REL561是國外進口的老保護，加之投運已久老化的原因，考慮其可能不滿足DL/T 478-2013《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》中4.6.1過載能力要求：“對于中性點直接接地系統(tǒng)的裝置，2倍額定電壓允許10 s”。懷疑可能已對繼電器造成損壞。進一步用儀器檢查2只RXBA4繼電器B相回路，確認繼電器均已損壞。經(jīng)更換合格備品后再次送電成功，保護告警復歸，線路3U0降為1.05 V，電壓各項指標均正常。

2.3 過電壓計算

結合現(xiàn)場情況，避雷器底座倒塌時連線及本體倒向B相TV，避雷器在傾倒過程中，外殼與TV第一、第二節(jié)之間的金屬連接部分發(fā)生碰撞并短路，短路持續(xù)時間大概300 ms，2 s后又撞擊1次，之后連線扯斷?，F(xiàn)場情況如圖3所示，懷疑二次過電壓是由避雷器倒塌砸中CVT第一、第二節(jié)間的金屬連接部分致使第一節(jié)電容被短路所引起的。

圖2 故障錄波

圖3 避雷器倒塌現(xiàn)場照片

假設故障前二次電壓有效值U，一次側額定電壓UN，CVT變比為N，電壓互感器總電容C總，上節(jié)瓷套兩端電壓U1，中節(jié)瓷套兩端電壓U2，下節(jié)瓷套兩端電壓U3，上節(jié)瓷套總電容C1，中節(jié)瓷套總電容C2，下節(jié)瓷套總電容C3。

那么C總=C/3，U3=UN/3，

則二次測量電壓U=U3/N=UN/（3N），

設故障后二次電壓有效值變?yōu)閁′，

3 結語

以上分析了一起500 kV CVT因一次側電容短路導致二次側過電壓并損壞保護電壓繼電器的事故，通過分析CVT一次結構計算了二次側過電壓倍數(shù)，計算結果與現(xiàn)場情況一致。因REL561線路保護投運已久，不符合最新的《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》要求，建議對其進行技術改造。另外，在對繼電保護裝置進行入網(wǎng)檢測時需嚴格把關，保護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

為分析CVT的類似故障提供了一種可行的判斷辦法，以此提供有效的保護措施，有助于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

[1]王世閣，張軍陽.互感器故障及典型案例分析[M]．北京：中國電力出版社，2013.

[2]李丐燕，張金強．一例500 kV CVT電壓測量異常分析與處理[J]．高壓電器，2008，44（1）∶76-77．

[3]李順堯.220 kV電容式電壓互感器試驗方法探討[J]．高壓電器，2008，44（3）∶280-282．

[4]劉鯤.變電站二次系統(tǒng)防過電壓損壞技術實施方案探討[J].廣東科技，2009（6）∶217-218.

[5]張一軍，汪衛(wèi)國.JPB組合式過電壓保護器與常見過電壓保護器原理的比較分析[J].浙江電力,2005，24（3）∶61-64.

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[7]劉曉輝，應肖磊.電容式電壓互感器二次電壓異常的分析及改進建議[J].浙江電力，2004，22（4）∶74-76.

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（本文編輯：陸瑩）

Fault Analysis on Secondary Side Overvoltage of a 500 kV Voltage Transformer

WANG Yu，LYU Xudong，WANG Weizhen，NI Jiong，JIN Yingjie
（State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232，China）

This paper introduces short-circuit of capacitive voltage divider of CVT（capacitive voltage transformer）and lock-in of protective voltage relay due to arrester collapse in a 500 kV substation.Based on the on-site situation analysis of the 500 kV CVT and the fault recording as well as its internal structure and voltage dividing principle,secondary side overvoltage multiple caused by capacitive voltage divider is calculated. The calculation result is in consistence with the on-site situation.Therefore，it is determined that the fault is caused by collision between the arrester and the first and second metal connections，which causes short-circuit of the first capacitor.It is a feasible method for similar CVT faults judgment.

CVT；overvoltage；fault analysis

10.19585/j.zjdl.201705006

1007-1881（2017）05-0020-03

TM451

B

2017-02-04

王宇（1991），男，助理工程師，從事繼電保護工作。