110 kV電容式電壓互感器電容量超標(biāo)原因分析

單濤，劉琪，王立強(qiáng)，張春，宮麗娜

（國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，山東東營257000）

110 kV電容式電壓互感器電容量超標(biāo)原因分析

單濤，劉琪，王立強(qiáng)，張春，宮麗娜

（國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，山東東營257000）

針對一臺110 kV電容式電壓互感器在例行試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的電容量數(shù)據(jù)超標(biāo)現(xiàn)象進(jìn)行分析，通過現(xiàn)場試驗(yàn)及解體檢查，發(fā)現(xiàn)電容量超標(biāo)是由于電容C1中部分電容元件擊穿所致，并從理論上分析了出現(xiàn)本次事故的原因。為避免類似故障的出現(xiàn)，提出了相應(yīng)預(yù)防措施。

電容式電壓互感器；電容量；擊穿

0　引言

目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的電壓互感器按絕緣結(jié)構(gòu)可分為電磁式電壓互感器、串級式電壓互感器和電容式電壓互感器（CVT）［1］。CVT由于其絕緣結(jié)構(gòu)合理，絕緣強(qiáng)度較高，不會與系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，又能用作載波通信所必須的耦合電容器等優(yōu)點(diǎn)，在110 kV及以上電壓等級變電站中被廣泛使用［2］。

隨著CVT應(yīng)用的日益廣泛，其在運(yùn)行過程中暴露出的缺陷和故障也隨之增多，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。歸納CVT常見的故障可以看出，其原因主要是電容單元受潮導(dǎo)致絕緣水平下降、電容元器件擊穿、鐵磁諧振和中壓變壓器故障等，受制造工藝和設(shè)計(jì)水平等多種因素影響［3-5］。對一臺110 kV CVT的現(xiàn)場試驗(yàn)和解體檢查過程進(jìn)行介紹，并從理論上給出電容量超標(biāo)的原因。

1　CVT基本結(jié)構(gòu)

圖1　電容式電壓互感器原理

2　故障分析

2.1現(xiàn)場試驗(yàn)

2015年4月12日，在對某110kV變電站110kVⅠ母線TV進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該母線B相TV C1電容量超標(biāo)。試驗(yàn)儀器選用AI-6000E抗干擾介損測試儀，測試方法、加壓情況以及測試數(shù)據(jù)如表1所示。

為驗(yàn)證試驗(yàn)方法的正確性，電容量超標(biāo)比例理論計(jì)算［6］：

試驗(yàn)值（0.063）與計(jì)算值（0.064）基本一致，證明試驗(yàn)方法正確。從表1中可以看出，2010年試驗(yàn)數(shù)據(jù)介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量均符合要求，而本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，主電容C1的電容量與出廠值相差11.66%，偏差很大，根據(jù)初步分析可以判斷主電容C1存在部分電容元件擊穿現(xiàn)象。

表1　兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

2.2解體檢查

本臺CVT C1額定電容量為29 000 pF，C1實(shí)測電容量為32 380 pF，C1共有76個(gè)元件，單個(gè)元件的電容量為2.204 μF。因此可以計(jì)算出未被擊穿的元件數(shù)量為：2.204×1 000/32.38=68.06（個(gè)），進(jìn)而求出被擊穿元件個(gè)數(shù)為：76-68.06=7.94（個(gè)），即7～8個(gè)元件被擊穿，為了證實(shí)該判斷，對該CVT進(jìn)行了解體檢查，解體后的CVT如圖2所示。解體后對主電容C1逐個(gè)進(jìn)行了電容量測量，測量結(jié)果顯示，第5、9、10、16、25、37、50、54號元件電容量無法測出，其余元件電容量正常，解剖相應(yīng)元件發(fā)現(xiàn)有明顯的擊穿痕跡，證明上述判斷正確。電容元件擊穿痕跡如圖3所示。

圖2　CVT解體

圖3　電容元件擊穿

2.3結(jié)果分析

通過對比8個(gè)元件的擊穿點(diǎn)得出，擊穿點(diǎn)多發(fā)生在元件的引箔邊緣處，考慮到引線的存在，造成該處電場極不均勻，電場強(qiáng)度較高，并且由于工藝原因，鋁箔在制造過程中會有細(xì)小的毛刺存在，這些毛刺成了絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，在長期的運(yùn)行電壓下產(chǎn)生局部放電，隨著局部放電范圍的擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)電容元件的擊穿。電容元件的擊穿使主電容C1中串聯(lián)個(gè)數(shù)減少，導(dǎo)致其電容量變大，這與現(xiàn)場試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)相符。

3　結(jié)語

所分析的CVT故障原因歸根結(jié)底是元件質(zhì)量不過關(guān)，應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格產(chǎn)品。在今后的電容式電壓互感器例行試驗(yàn)中，不僅要關(guān)注絕緣電阻和介質(zhì)損耗值的變化，更要關(guān)注電容量的變化。除了要求電容量初值差不超過±2%，還要將測試數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向比較，出現(xiàn)明顯變化時(shí)要引起高度重視。在條件允許的情況下，可以進(jìn)行相對電容量比值測試，若達(dá)到缺陷標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)停電進(jìn)行例行試驗(yàn)。

［1］陳天翔.電氣試驗(yàn)［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］嚴(yán)璋，朱德恒.高電壓絕緣技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［3］楊立峰，吳經(jīng)鋒.電壓互感器鐵損對鐵磁諧振的影響［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2009，25（12）：21-22.

［4］劉寶林.電壓互感器二次回路接地點(diǎn)查找方法的改進(jìn)［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2012，6（1）：94-97.

［5］高鵬，馬江泓，劉富元，等.非有效接地系統(tǒng)中電壓互感器防諧振措施研究［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2008，24（1）：24-28.

［6］毛莉萍，王瑞闖，陳海燕.一種非同步采樣下的介損測量方法［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2012，28（1）：45-48.

Cause Analysis of Electric Capacity Over-standard for 110 kV Capacitor Voltage Transformer

SHAN Tao，LIU Qi，WANG Liqiang，ZHANG Chun，GONG Lina
（State Grid Dongying Power Supply Company，Dongying 257000，China）

A case of electric capacity over-standard found in a routine test of 110 kV capacitor voltage transformer is analyzed. After a series of field tests and disassembling analysis，it is concluded that the electric capacity over-standard is caused by some capacitor components breakdown in the capacitor C1.The cause of the accident is analyzed theoretically，and some corresponding preventive measures are put forward to avoid similar failures.

capacitor voltage transformer；electric capacity；breakdown

TM451+.2

B

1007-9904（2015）12-0078-03

2015-04-28

單濤（1986），男，工程師，從事電氣試驗(yàn)相關(guān)工作。