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摘 要：电容式电压互感器（以下简称“CVT”）是发电厂和变电站具有独特结构的电气设备，兼具电压互感器和电力线路载波耦合装置多种功能的电气设备。本文首先对故障情况与设备配置进行分析，然后对故障原因分析及验证进行讨论，并提出了有效的预防措施，有效地发现设备故障，保证了设备的安全稳定运行。
关键词：介质损耗；电容器配件；放电
中图分类号：TM451.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0101-02
1 故障情況与设备配置
华电新疆发电有限公司红雁池电厂，装机容量4×200MW共4台燃煤发电机组，1、2号机组使用的是北京重型电机厂生产的发电机，3、4号机组使用的是哈尔滨厂生产的发电机，总装机容量达80OMW。CVT用的是西安电力电容器厂生产的型号为：TYD2220/3-0.01H电容式电压互感器，额定一次电压：220/3kV，额定电压因数：1.5U30s绝缘水平：440/1056kV，额定容量：0.01μF，总重量：982kg，出厂日期：1998年8月。
华电新疆发电有限公司红雁池电厂220kV变电站I母母线CVTA相于1999年投运。2016年4月运行值班员发现I母母线电压互感器电压比其他两条母线电压升高5kV，通知电气二次人员检查，二次保护人员到变电站内电压互感器二次端子箱检查发现A相二次电压升高到65.3V，其他两相二次电压为57.7V。
1.1 电气一次试验部分
2016年4月I母停电检查二次回路未见异常后进行高压试验，测试其电容量及介质损耗，上节耦合电容器C12正接线测量，下节采用自激磁法测量C11、C2（见图1）。
测量前T的末端接地，二次绕组开路，接上R，然后通过dadn施加电压，为防止自激磁法测量中损坏CVT，测量C时所加电压按Udadn=2000/（13000/100）=15.38V计算值取2kV。试验采用济南泛华AI6000E型自动电桥，一次电压手动设置为2kV，为防止谐振出现过流故障，电流设置为10A，二次电压设置为20V。测试数据见表1。
通过表1发现C11电容量明显增大，介损并无增大，电容量与出厂对比已增加了13.8%，表明有CVT内部有电容击穿故障。测量时可看到CVT的下节有渗油，初步分析220kV变电站I母母线CVTA相下节套管密封破坏，电容分压器的绝缘油缓慢渗漏到外部和电磁单元油箱中导致上部电容器单元逐步缺油受潮而击穿[1]。
1.2 油化试验部分
同时，为进一步分析确定电压互感器内部故障状态，联系化学人员对电压互感器下部及电容芯部分绝缘油进行了试验分析。从充油电气设备色谱分析报告可以发现：电容芯部分绝缘油水分含量较高，已超过规程规定值，下部含水量正常，考虑到互感器上下部分使用的绝缘油一般情况下是同批次的，所有油质应该相差不大，即便因为电压等级、运行环境不一样，也不太可能出现这么大的偏差。还有油介损分析，电容芯部分（温度90℃）介质损耗值是3.2%，电容芯部损耗较大，综合分析可能受潮，存在气泡，导致油介损值偏大。在看I母母线CVTA相下部油箱，通过油色谱发现，CVTA相下部油箱油色谱氢气超标严重，同时绝缘油各项均超标，特别是乙炔含量超标严重，怀疑下部同时存在过热放电的现象。
2 故障原因分析及验证
2.1 电容式电压互感器原理
电压互感器（以下简称“CVT”）总体上可分为电容分压器和电磁单元两大部分。电容分压器由电容C1及C2电容组成，电磁单元则由中间单元变压器、电抗器及过压保护装置、阻尼线圈等组成，如图2所示。
2.2 计算验证与结论分析
测试表明发生异常后，电压互感器上、下两节的C11部分总电容。实际测量的二次电压65.3V比其他正常运行二次电压57.7V增加了13.2%左右接近，表明测量过程与结果正确。
电容式电压互感器（以下简称“CVT”）是发电厂和变电站有独特结构的电气设备，兼具电压互感器和电力线路载波耦合装置多种功能的电气设备。在实际使用中，能可靠阻止发生电气设备的铁磁谐振。电容式电压互感器下节套管密封破坏，电容分压器的矿物油缓慢渗漏到下部电磁单元油箱中，导致上部电容器单元逐步缺油，空气水分进入。测量中C11电容量增大，下部的C2部分由于仍浸在绝缘油中，其绝缘性能仍保持完好，无电容器元件击穿，介损增加很少，与测量结果吻合[2]。
由此得出，在该台电压互感器的下节中，C11部分未击穿元件仅占C11′元件总数的13.8%，但由于上节分压承担着系统主要电压的作用，而未发生事故。对最下节电容分压器，由于电容分压器中的密封由于长时间的温度变化，导致橡胶密封圈损坏，部分绝缘油渗漏到外部，还有就是空气中的水分进入到绝缘油中，绝缘油受潮，氢气含量增大。下部虽然无电容，但中间变压器单元在长期的温度变化中，橡胶密封圈同样失效，导致受潮，由于上部分压电容的增大，上部分压电容分的电压减少，下部电磁单元电压升高，导致出现间歇式放电，出现少量的乙炔。此典型案例表明：通常CVT故障过程较缓慢，通过试验分析可及时发现故障，特别是电气元件击穿故障，故一旦二次电压三相不平衡，应及时检测CVT的电容值及介损值，就能发现设备故障。
3 预防措施
（1）加强对同批次电压互感器进行停电筛查，对发现有异响、油位不正常、二次电压长期不平衡的互感器，及时采取停电的控制，并分析电容量的变化情况，对发现异常的互感器及时处理。
（2）加强红外热成像检测技术的应用。
4 结束语
综上所述，2016年9月对I母母线电压互感器A相进行了更换，投运前的电气交接试验正常及化学油色谱分析无异常。投运后，母线电压与其它两条母线电压值一致，设备恢复正常运行状态。为了保证设备的安全稳定运行，2017年对I母母线电压互感器其它两相同样进行更换。
参考文献
[1]马朝华.电容式电压互感器暂态特性研究[D].郑州：郑州大学，2007.
[2]徐长海，王静君.一起35kV电容式电压互感器二次电压异常升高故障分析[J].江苏电机工程，2014（03）：10～11+14.
收稿日期：2018-8-4
作者简介：丁永国（1983-），男，黑龙江讷河人，大专，从事电气检修技术工作。
关键词：介质损耗；电容器配件；放电
中图分类号：TM451.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0101-02
1 故障情況与设备配置
华电新疆发电有限公司红雁池电厂，装机容量4×200MW共4台燃煤发电机组，1、2号机组使用的是北京重型电机厂生产的发电机，3、4号机组使用的是哈尔滨厂生产的发电机，总装机容量达80OMW。CVT用的是西安电力电容器厂生产的型号为：TYD2220/3-0.01H电容式电压互感器，额定一次电压：220/3kV，额定电压因数：1.5U30s绝缘水平：440/1056kV，额定容量：0.01μF，总重量：982kg，出厂日期：1998年8月。
华电新疆发电有限公司红雁池电厂220kV变电站I母母线CVTA相于1999年投运。2016年4月运行值班员发现I母母线电压互感器电压比其他两条母线电压升高5kV，通知电气二次人员检查，二次保护人员到变电站内电压互感器二次端子箱检查发现A相二次电压升高到65.3V，其他两相二次电压为57.7V。
1.1 电气一次试验部分
2016年4月I母停电检查二次回路未见异常后进行高压试验，测试其电容量及介质损耗，上节耦合电容器C12正接线测量，下节采用自激磁法测量C11、C2（见图1）。
测量前T的末端接地，二次绕组开路，接上R，然后通过dadn施加电压，为防止自激磁法测量中损坏CVT，测量C时所加电压按Udadn=2000/（13000/100）=15.38V计算值取2kV。试验采用济南泛华AI6000E型自动电桥，一次电压手动设置为2kV，为防止谐振出现过流故障，电流设置为10A，二次电压设置为20V。测试数据见表1。
通过表1发现C11电容量明显增大，介损并无增大，电容量与出厂对比已增加了13.8%，表明有CVT内部有电容击穿故障。测量时可看到CVT的下节有渗油，初步分析220kV变电站I母母线CVTA相下节套管密封破坏，电容分压器的绝缘油缓慢渗漏到外部和电磁单元油箱中导致上部电容器单元逐步缺油受潮而击穿[1]。
1.2 油化试验部分
同时，为进一步分析确定电压互感器内部故障状态，联系化学人员对电压互感器下部及电容芯部分绝缘油进行了试验分析。从充油电气设备色谱分析报告可以发现：电容芯部分绝缘油水分含量较高，已超过规程规定值，下部含水量正常，考虑到互感器上下部分使用的绝缘油一般情况下是同批次的，所有油质应该相差不大，即便因为电压等级、运行环境不一样，也不太可能出现这么大的偏差。还有油介损分析，电容芯部分（温度90℃）介质损耗值是3.2%，电容芯部损耗较大，综合分析可能受潮，存在气泡，导致油介损值偏大。在看I母母线CVTA相下部油箱，通过油色谱发现，CVTA相下部油箱油色谱氢气超标严重，同时绝缘油各项均超标，特别是乙炔含量超标严重，怀疑下部同时存在过热放电的现象。
2 故障原因分析及验证
2.1 电容式电压互感器原理
电压互感器（以下简称“CVT”）总体上可分为电容分压器和电磁单元两大部分。电容分压器由电容C1及C2电容组成，电磁单元则由中间单元变压器、电抗器及过压保护装置、阻尼线圈等组成，如图2所示。
2.2 计算验证与结论分析
测试表明发生异常后，电压互感器上、下两节的C11部分总电容。实际测量的二次电压65.3V比其他正常运行二次电压57.7V增加了13.2%左右接近，表明测量过程与结果正确。
电容式电压互感器（以下简称“CVT”）是发电厂和变电站有独特结构的电气设备，兼具电压互感器和电力线路载波耦合装置多种功能的电气设备。在实际使用中，能可靠阻止发生电气设备的铁磁谐振。电容式电压互感器下节套管密封破坏，电容分压器的矿物油缓慢渗漏到下部电磁单元油箱中，导致上部电容器单元逐步缺油，空气水分进入。测量中C11电容量增大，下部的C2部分由于仍浸在绝缘油中，其绝缘性能仍保持完好，无电容器元件击穿，介损增加很少，与测量结果吻合[2]。
由此得出，在该台电压互感器的下节中，C11部分未击穿元件仅占C11′元件总数的13.8%，但由于上节分压承担着系统主要电压的作用，而未发生事故。对最下节电容分压器，由于电容分压器中的密封由于长时间的温度变化，导致橡胶密封圈损坏，部分绝缘油渗漏到外部，还有就是空气中的水分进入到绝缘油中，绝缘油受潮，氢气含量增大。下部虽然无电容，但中间变压器单元在长期的温度变化中，橡胶密封圈同样失效，导致受潮，由于上部分压电容的增大，上部分压电容分的电压减少，下部电磁单元电压升高，导致出现间歇式放电，出现少量的乙炔。此典型案例表明：通常CVT故障过程较缓慢，通过试验分析可及时发现故障，特别是电气元件击穿故障，故一旦二次电压三相不平衡，应及时检测CVT的电容值及介损值，就能发现设备故障。
3 预防措施
（1）加强对同批次电压互感器进行停电筛查，对发现有异响、油位不正常、二次电压长期不平衡的互感器，及时采取停电的控制，并分析电容量的变化情况，对发现异常的互感器及时处理。
（2）加强红外热成像检测技术的应用。
4 结束语
综上所述，2016年9月对I母母线电压互感器A相进行了更换，投运前的电气交接试验正常及化学油色谱分析无异常。投运后，母线电压与其它两条母线电压值一致，设备恢复正常运行状态。为了保证设备的安全稳定运行，2017年对I母母线电压互感器其它两相同样进行更换。
参考文献
[1]马朝华.电容式电压互感器暂态特性研究[D].郑州：郑州大学，2007.
[2]徐长海，王静君.一起35kV电容式电压互感器二次电压异常升高故障分析[J].江苏电机工程，2014（03）：10～11+14.
收稿日期：2018-8-4
作者简介：丁永国（1983-），男，黑龙江讷河人，大专，从事电气检修技术工作。