電容式電壓互感器異常分析及事故防范

宋景

摘 要：電容式電壓互感器與電磁式電壓互感器相比有很多優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行維護(hù)也較方便，但電容式電壓互感器在運(yùn)行中發(fā)生爆炸及其他故障時(shí)有發(fā)生。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常防止事故發(fā)生，對(duì)運(yùn)行人員顯得尤為重要，本文以某變電站實(shí)際事故為例，分析造成事故的原因，并總結(jié)如何監(jiān)視電容式電壓互感器運(yùn)行，及時(shí)通過監(jiān)視信息情況發(fā)現(xiàn)異常，防止事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器;異常;分析

一、引 ?言

電容式電壓互感器在國(guó)外已有四十多年的發(fā)展歷史，在72.5～800kV電力系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)電容式電壓互感器從1964年誕生以來，也積累了三十余年的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已進(jìn)入成熟期。尤其是近幾年，國(guó)產(chǎn)電容式電壓互感器在準(zhǔn)確度及輸出容量的提高以及成功地采用速飽和電抗型阻尼器使鐵磁諧振阻尼特性和瞬變響應(yīng)特性明顯改善等方面有了突破性進(jìn)展。

電容式電壓互感器由電容分壓器和中間電壓電磁單元組成，可兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設(shè)備的功能，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中又能可靠阻尼鐵磁諧振和具備優(yōu)良的瞬變響應(yīng)特性等;故近幾年在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)量巨大，不僅在變電站線路出口上使用，而且大量應(yīng)用在母線和變壓器出口上代替電磁式電壓互感器。

二、電容式電壓互感器的工作原理

電容式電壓互感器原理接線如圖1所示，圖中包括了兩個(gè)大部分組成即電容分壓器和電磁裝置。

（1）電容分壓器包括高壓電容C1（或稱主電容器）與串聯(lián)電容器C2（分壓電容器），有三個(gè)接線端，被測(cè)的高電壓U1接在第一接線端（一次）與接地端之間，中壓接線端與接地端之間為中間電壓U2，而電磁式電壓互感器感器的一次側(cè)接電壓U2。

（2）電磁裝置實(shí)際上是一臺(tái)將中壓電壓降低到所需要的二次電壓值的互感器和電抗器L所組成。電抗器的作用是：由于分壓電容上的電壓會(huì)隨負(fù)荷變化而變化，如果在分壓回路串入一個(gè)電感以補(bǔ)償電容的內(nèi)阻抗，可以使電壓穩(wěn)定。又因?yàn)樵诙位芈分须妷狠^低，電流較大，阻抗電壓將影響其標(biāo)準(zhǔn)度，所以電容分壓器的輸出端不能直接與測(cè)量?jī)x表相接，而要經(jīng)過電磁式電壓互感器降壓后再接儀表。

（3）保護(hù)裝置包括兩個(gè)火花間隙P1與P2用來限制補(bǔ)償電抗器和電磁式電壓互感器與分壓器可能出現(xiàn)的高電壓，阻尼電阻Rd是用來防止持續(xù)的鐵磁諧振。

（4）載波耦合裝置（結(jié)合濾波器）是一種接通載波信號(hào)的線路元件。它接到電容式分壓器接地端與地之間。其阻抗在工頻電壓下很小，完全可以忽略，但在載波頻率下數(shù)值卻很可觀。不接載波耦合裝置時(shí)，接地開關(guān)J應(yīng)合上。

圖 1 ?電容式電壓互感器原理接線

1-主分壓電容（C1）;2-分壓電容（C2）;3-電磁式電壓互感器（YH）;

4-保護(hù)間隙（P1、P2）;5-接地開關(guān)（J）

與電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器具有以下特點(diǎn)：

（1）除具有互感器的作用外，分壓電容還可兼作高頻載波通信的耦合電容。

（2）電容式電壓互感器的擊穿絕緣強(qiáng)度比電磁式高。

（3）誤差特性和暫態(tài)特性比電磁式互感器差，輸出容量較小。

（4）可防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁諧振，在經(jīng)濟(jì)和安全上還有很多優(yōu)越之處。

三、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

電容式電壓互感器是全密封設(shè)備，除發(fā)生滲漏油、異常聲響等，會(huì)從外表較明顯表象被值班員發(fā)現(xiàn)外，其他的異常一般較難直觀發(fā)現(xiàn)，必須采取一定的技術(shù)手段才能盡早發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的異常情況。那么，我們又怎樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容式電壓互感器的異常情況呢？從前面的案例分析可以看出：

（1）不僅要加強(qiáng)設(shè)備一次巡視質(zhì)量，還要加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視和管理，才是我們主動(dòng)發(fā)現(xiàn)異常的有效手段。

（2）除了前面分析的一些電壓互感器異常發(fā)現(xiàn)手段外，其他的異常，如二次連接不良、二次連接松動(dòng);分壓器低壓端子未接地或未接載波線圈、某相互感器的電容單元故障都會(huì)造成二次輸出電壓的波動(dòng)，因此，定期進(jìn)行500kV、220kV變電所電容式電壓互感器二次相電壓和3U0的測(cè)試，是監(jiān)視電容式電壓互感器運(yùn)行狀態(tài)是否良好的有效手段。建議500kV、220kV的電容式電壓互感器二次電壓測(cè)試每月一次;后臺(tái)具有報(bào)警功能的為每半年一次。

（3）測(cè)試要求：

1）三相的電容式電壓互感器（如500kV線路、220kV及以下母線或線變組接線方式的線路壓變）任意兩相電壓幅值差絕對(duì)值與單相電壓值相比，不平衡度應(yīng)不大于3%。即：“（最大相電壓-最小相電壓）/最小相電壓”的值應(yīng)≤0.025。如UA=59.0;UB=58.2;UC=59.1，則不平衡度為（59.1-58.2）/58.2=0.0155。

2）單相的電容式電壓互感器（如500kV母線、220kV及以下線路）被監(jiān)視的電容式電壓互感器電壓UL與母線切換后電壓同名相Ua電壓差絕對(duì)值與單相電壓值相比，不平衡度應(yīng)不大于2%。即：“（同相較大電壓-同相較小電壓）/同相較小電壓”的值應(yīng)≤0.02。如線路壓變A相UA=59.1;母線壓變A相UA=59.0，則不平衡度為（59.1-59.0）/59.0=0.0017。

3）開口三角電壓3U0應(yīng)≤1.5V。

另外，還要求運(yùn)行人員注意：

（1）在巡視電容式電壓互感器時(shí)，必須保持一定的安全距離;

（2）電容式電壓互感器二次回路空氣開關(guān)跳開，在未明確一次設(shè)備是否異常前，不得盲目恢復(fù)二次空氣開關(guān)的運(yùn)行;

（3）若電容式電壓互感器本體有明顯異常，如冒油、滲漏油，或與此電容式電壓互感器有關(guān)的二次回路設(shè)備出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，應(yīng)即匯報(bào)調(diào)度，緊急停役;

（4）當(dāng)在線監(jiān)測(cè)手段提示電容式電壓互感器可能有異常情況時(shí)，應(yīng)實(shí)地測(cè)量電容式電壓互感器二次電壓。對(duì)于此點(diǎn)，筆者認(rèn)為，不宜提倡由人工近距離手工測(cè)量確證，即使必須要人工核實(shí)，也應(yīng)考慮在遠(yuǎn)離電容式電壓互感器的相關(guān)回路上進(jìn)行。另，人工測(cè)量CVT二次電壓時(shí)，需采取一定的安全措施，如穿絕緣靴等，以防止因高電壓串入二次回路造成人身傷亡。

四、結(jié)束語

當(dāng)電容式電壓互感器異常，特別是發(fā)生局部電容擊穿時(shí)，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)發(fā)展下去，將會(huì)因串聯(lián)電容局部擊穿而使電壓互感器能承受耐壓的總體水平下降，從而又會(huì)導(dǎo)致其它電容發(fā)生擊穿，這樣惡性循環(huán)的最終結(jié)果，將可能發(fā)生電容式電壓互感器因承受不了工頻電壓的沖擊而爆炸。大多數(shù)事故都是由異常逐漸發(fā)展而成的，因此我們?cè)谶\(yùn)行中除注意電壓互感器的外觀有無異常外，還應(yīng)注意二次電壓值的變化，同時(shí)還要做好設(shè)備預(yù)試檢修工作，若發(fā)現(xiàn)及時(shí)，采取有效地措施，是可以避免重大事故發(fā)生的。