变电站电容式电压互感器的故障分析及相关措施

0   引言

电容式电压互感器 (Capacitive Voltage Transformer，CVT)，俗称压变，是在变电站内重要的电气设备，将高电压转换为电压，为站内保护及控制装置提供可靠稳定数据。正因其设备需要在外部比较复杂环境下稳定可靠运行，在新扩建等相关工程中选取应用。

长期在复杂的外部环境下运行，难免会出现由于结构、质量、环境等因素，CVT二次回路电压异常或者故障。主要涉及电容单元短路击穿、过热缺陷、端子虚接等故障。本文选取变电站内220 kV 线路压变中在接地和末屏两处端子相连接的虚接线故障放电，并依据现场实际现象、数据测试等方面分析故障原因，并基于此提供建议措施。

1   故障简述

2018 年11 月21 日对220 kV 变电站巡视时，发现某220 kV 线路间隔的线路压变存在异响，随后停电进行全面检查，检查发现压变N 端与接地桩连接的短接线靠近N 端侧接头存在脱落状况，如图1 所示故障的实际展现。由图可知，该处故障处很明显放电灼烧痕迹。如图2 所示，可推断出该故障的发生是由于异常放电导致。

图1 压变二次盒内故障点

图2 压变异响放电痕迹

2   故障分析

2.1 工作原理

电容式电压互感器是以电容为主要分压测量装置。如图3 所示，由CVT 的电气原理可知，高压电气设备与高压电容C1 直接相连，其中起分压作用的为中压电容C2，中压电容与中压变压器T 相连输入电压。一般而言，线路电压U1 高于中压变电器T 的一次侧。在理论情况下，中压电容C2 等于T 的输入电压。计算为：

在上式（1）中，分压系数设为k，中间电压变压器的实际变比来决定该分压系数的参数，所以式（1）分压系数由图3 中两电容容量大小来定。

日常工程中，比较常见的电容式电压互感器参数如表1 所示。分析表中参数可知，不同类型的电压互感器具有一样的参数，分压电容数据的不同主要由额定负荷大小来定。因此，研究分析某种电压互感器的N 点虚接甚至悬浮放电的相关机理，能够具有一定的参考性。

2.2 原因分析

通过对电容式电压互感器的研判分析可知，正常运行二次接线末屏N 端与接地端子接地，但由于接地短接线两头有黑色热缩套包裹，内部压接未全面压紧压实，冷压头压接不紧部位开始放电，对热缩套进行烧融，待冷压头脱开后，接地鼻子与接地线间隙距离超过了放电间隙距离，放电位置从短接线冷压头位置转移到放电间隙位置，放电形成异响。

图4 热缩套融烧脱落接地断开

3   预防措施

电压互感器是站内的重要电气设备，为系统可靠运行提供基础，并在变电站可研设计阶段、基建验收、消缺阶段、日常运维中全过程各尽其职。在日常电压互感器投产、电压互感器末端容性接口装置拆除、绝缘热套管等过程中，针对于电压互感器的验收运行维护，需加强技术和制度相关预防措施。

1）运维检修人员可以结合日常停电工作，认真排查压变二次回路中接线是否正确，是否存在虚接、脱落的现象。

2）严肃三级验收制度，充分发挥设备主人职责，严格按照检修方案做好现场作业监管验收。严肃施工前交底流程，确保施工人员熟悉各项安全措施及标准工艺。

3）在日常运维过程中，应加强压变的重点巡视，并针对于压变充油检查有无渗漏情况，并开展红外测温。带点检测等试验项目，对后台二次电压密切关注。

4）对问题的设备厂家约谈，要求严格把控质量关，避免出现软铜线虚接故障的存在，并质量过程把控，设备质量关键数据审核上报。

5）严格按照设备验收规定规范和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》，在设备投运前，检查确认末屏N 端可靠接地，密封完好，防止水汽进入影响设备绝缘。

4   结论

本文研究了变电站内线路压变故障，梳理压变工作原理和其设计的拓扑结构类型，并通过改变线路压变的二次回路接线方式，分析线路压变末端N端未可靠接地，导致悬浮放电事件发生。如不及时发现处理，会对系统可靠运行造成重要的安全隐患。通过对该故障实例的研究，并在运维检修工作中提出相关的防范措施。

参考文献：

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（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年1月期）