一起220kV電容式電壓互感器三相電壓不平衡的故障分析

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起220kV電容式電壓互感器三相電壓不平衡的故障分析

徐文

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

電容式電壓互感器是電網(wǎng)運(yùn)行中不可或缺的重要設(shè)備，其主要是由電容分壓器和電磁單元兩部分組成。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可兼具多種設(shè)備的功能，近幾年，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但由于廠家工藝、產(chǎn)品本身問(wèn)題等原因，電容式電壓互感器發(fā)生的故障也不少，就一起電容式電壓互感器三相電壓不平衡故障進(jìn)行分析。

電容式電壓互感器;電容量;分壓電容

1 引言

電容式電壓互感器是一種由電容分壓器和電磁單元組成的電壓互感器。其設(shè)計(jì)和內(nèi)部接線使電磁單元的二次電壓實(shí)質(zhì)上與施加到電容分壓器上的一次電壓成正比，且在連接方法正確時(shí)其相位差接近于零。本文將結(jié)合我局產(chǎn)生的一起電容式電壓互感器三相電壓不平衡故障為例，從多個(gè)角度尋找原因，最后解決了問(wèn)題，并提出了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2 故障現(xiàn)象

表1 220kV I、II母TV母差保護(hù)屏顯示二次側(cè)電壓

初步判斷為220kV I段母線電壓互感器A相故障造成I母三相電壓不平衡。接到反映的情況后，檢修部門(mén)立即派人員聯(lián)系廠家了解該電壓互感器內(nèi)部具體構(gòu)造，并組織技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該電壓互感器進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，并查找異常原因。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)

電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁裝置兩部分組成。電容分壓器部分由耦合電容器和分壓電容器疊裝而成。電容器的瓷外套內(nèi)裝有用薄膜與電容器紙復(fù)合材料為介質(zhì)的多個(gè)相串聯(lián)的電容器元件，并以絕緣油進(jìn)行真空浸漬。電容器為全密封結(jié)構(gòu)，各電容器之間用螺栓連接。電磁裝置由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器和阻尼器等組成，密封于充油鋼制箱體內(nèi)，此箱體也作為分壓電容器底座。(見(jiàn)圖1、2)

圖1 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 電容式電壓互感器設(shè)備外觀圖

其中C11由80個(gè)電容單元串聯(lián)而成，C12由55個(gè)電容單元串聯(lián)而成，C2由25個(gè)電容單元串聯(lián)而成，通過(guò)電容分壓，再將高壓由中間變壓器T轉(zhuǎn)為二次側(cè)低壓輸出，供保護(hù)計(jì)量使用，其中1a-1n、2a-2n為計(jì)量端子，da-dn為保護(hù)端子。

4 故障分析

根據(jù)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員分析二次側(cè)電壓偏低的可能為兩種情況造成：

(1)二次側(cè)繞組匝間短路，導(dǎo)致中間變壓器變比增大，使二次電壓偏低；

(2)分壓電容C2電容單元被擊穿，導(dǎo)致C2電容量增大，使C2分得的電壓降低，最終使得二次電壓降低。廠家和技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先在220kV場(chǎng)地I母TV端子箱處對(duì)I母TV計(jì)量和保護(hù)的二次端子進(jìn)行了電壓測(cè)量。數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 220kV I母TV場(chǎng)地端子箱測(cè)得二次側(cè)電壓

由數(shù)據(jù)可知，A相電壓互感器供保護(hù)與計(jì)量用的二次電壓同時(shí)降低，且降低幅度相同，因?yàn)榛ジ衅鞅Ｗo(hù)與計(jì)量二次繞組同時(shí)發(fā)生相同匝數(shù)的匝間短路的概率極低，所以可以基本排除二次繞組匝間短路造成電壓降低的情況。隨后技術(shù)人員采用正接法將A相TV分為上下兩節(jié)進(jìn)行了電容量的測(cè)量，與2007年進(jìn)行的預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，電容量無(wú)明顯變化，數(shù)據(jù)如表3所示：

表3 A相電壓互感器上、下電容器電容量的測(cè)試數(shù)據(jù)

為了進(jìn)一步查找原因，技術(shù)人員采用CVT自激法對(duì)下節(jié)分壓電容器的C12和C2兩個(gè)分壓電容器進(jìn)行了車輛，測(cè)量了兩個(gè)分壓電容的電容量，并與出廠值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)C2的電容量有明顯的變化，增幅達(dá)4.01%，如表4所示。

表4 采用自激法測(cè)得C12、C2電容量

由廠家資料得知，C2是由25個(gè)相似的電容單元串聯(lián)而成，如果其中一個(gè)電容單元被擊穿，C2電容量的增幅應(yīng)為4%，與測(cè)試所得結(jié)果相符。

根據(jù)C11、C12和C2的電容量初值便可算出,在正常狀態(tài)下C2兩端的電壓應(yīng)為電壓互感器承受總電壓的15.8%；當(dāng)C2電容量發(fā)生變化后，C2兩端的電壓變?yōu)榭傠妷旱?5.4%；在中間變壓器不發(fā)生故障的情況下，C2兩端電壓的變化量應(yīng)與二次電壓的變化量相符合，計(jì)算得知15.4%/15.8%=0.975，而57.9/59.4=0.975，兩者的變化量完全吻合。所以，C2的電容量增大后所導(dǎo)致的結(jié)果與A相TV二次電壓偏低的現(xiàn)狀相符，從而也旁證了A相電壓偏低的原因應(yīng)該為C2串聯(lián)的25個(gè)電容單元中有一個(gè)發(fā)生擊穿。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

(1)電容式電壓互感器的電容部分往往由很多個(gè)電容單元串聯(lián)而成，110kV在80個(gè)左右，220kV在160個(gè)左右，當(dāng)其中一個(gè)電容單元發(fā)生擊穿時(shí)，其整體的總電容量的變化較小，僅為1%左右，由于試驗(yàn)設(shè)備及人員操作的原因，普通的正接法測(cè)電容量，不易發(fā)現(xiàn)分壓電容的電容量，可較為靈敏的發(fā)現(xiàn)分壓電容器電容量的變化，以便于掌握設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)。

(2)當(dāng)擊穿的電容單元不是位于分壓?jiǎn)卧獣r(shí)，因其串聯(lián)的電容單元較多，對(duì)二次的輸出電壓影響較小，互感器可以繼續(xù)使用；如果擊穿的電容單元位于分壓部分時(shí)，單個(gè)電容擊穿即可使得二次輸出電壓降低2%～3%，因此，針對(duì)這一類故障，可以結(jié)合二次電壓的變化來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

[1]張一塵.高電壓技術(shù)[M].2版,北京：中國(guó)電力出版社,2007.

[2]許艷陽(yáng) .電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)故障與處理[M].北京：中國(guó)電力出版社,2008.

FaultAnalysisofThree-phaseUnbalanceVoltageof220kVCapacitiveVoltageTransformer

XUWen

(Zhuhai Power Supply Bureau,Guangdong Grid Company,Zhuhai 519000,China)

Capacitor voltage transformers are important equipments in power network operation,which mainly consists of capacitive divider and electromaynetic unit.Becuuse its structure in simple and many functions,they are widely used in the power sysetm.However,many reasons of technologies and production itself,lots of faults for the capucitive voltage transformer often occurs.The paper analyzed the three-phase voltage unbalance fault of the capacitive voltage transformer.

capacitor voltage transformer;capacitance voltage-dividing capacity

1004-289X(2013)03-0083-03

TM45

B

2012-12-07

徐文，男，助理電氣工程師，工學(xué)學(xué)士，變電檢修技師，主要從事變電一次設(shè)備檢修專業(yè)工作。