一起高海拔35kV电容式电压互感器故障浅析
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一起高海拔35kV电容式电压互感器
故障浅析
彭家琦冶海平戴强段娜郭世云
（国网青海省电力公司海东供电公司，青海海东 810600）
摘要本文分析了一起高海拔35kV电容式电压互感器无二次输出电压故障，通过各种高压试验方法，找到了引起故障的原因，并提出了解决措施及防范建议，为同类型电容式电压互感器类似故障提供了参考。
关键词：电容式电压互感器；电磁单元；故障；阻尼器
Analysis of a fault of 35kV capacitor voltage transformer in
high altitude area
Peng Jiaqi Ye Haiping Dai Qiang Duan Na Guo Shiyun
(Haidong Power Supply Company, Qinghai Electric Power Company, Haidong, Qinghai 810600)
Abstract The fault of a 35kV capacitance voltage transformer in high altitude area without secondary output voltage are analyzed, and the reasons as well as the solutions to the failure and preventive suggestions are found and put forward.It provides a reference solution for similar faults of the same type capacitor voltage transformer.
Keywords：capacitor voltage transformer; electromagnetic unit; fault; damper
电压互感器是电网重要的一次设备，主要用来
将高电压变换为低电压，供继电保护、线路计量、
电气测量及自动装置[1-4]。
目前较为常用的有电容式
电压互感器和电磁式电压互感器[5-7]。
与电磁式电压
互感器相比，电容式电压互感器具有可防止因电压
互感器铁心饱和引起铁磁谐、造价较低、结构简单、
耐绝缘冲击强度高、绝缘裕度大等优点[8]。
本文针对一起高海拔地区35kV CVT二次电压
异常、监控后台采集不上二次电压信号，进行了试
验分析，找到了引起故障的原因，并提出了防范建议。
1 CVT的结构原理及参数
该CVT型号为
-0.02FGH，额定一
次电压为
kV，额定电容为0.02μF，二次绕组
1a-1n额定电压为
V，二次绕组da-dn额定电
压为100V。
CVT一般分为两部分，包括电容分压器及中间电磁单元[9-10]。
其原理结构图如图1所示。
电容分压器由主电容C1及分压电容C2组成[11-14]，
C1—主电容；C2—分压电容；F—保护间隙；L—电抗器；
D—阻尼器；T—中间变压器；1a、1n—主二次绕组1号；
2a、2n—主二次绕组2号；da、dn—辅助二次绕组
图1 CVT原理图
电压经C2上端引至中间变压器T。
该CVT为线路CVT，经分压后，中间变压器电压为13kV，中间变压器再将电压变换为二次侧的
V及100V。
CVT二次接线盘如图2所示，在CVT正常运行时，X端子必须要可靠接地，d1、d2端子必须可靠连接（d1、d2为阻尼器两端口），并且在不接载波装置时，必须将N、X端子可靠连接起来。
图2二次接线盘
故障及现场试验情况
10月底，某110kV变电站
相没有二次输出信号，接调度命令后运
维人员随即将该线路CVT由运行状态转为检修状态。
该变电站海拔2000m，位于青藏高原东北部，
试验人员对该线路CVT进行了绝缘电阻测试和电
容量及介质耗损试验，试验结果分别见表
表1CVT绝缘电阻测试/MΩ
测试部位A相B相
点对地0 21000
点对地20000 23000 21000 二次侧对地4700 4600 5000 注：环境温度为21℃，湿度为39%。
2 CVT电容量及介质损耗测试
A相B相
/nF 40.47 40.11 40.16
/nF 40.31 40.03 40.13
0.029 0.080 0.076
−0.343 0.085 0.089
中可以看出，A相CVT一次侧
，B、C相一次侧及二次侧对地绝缘良好，中可以看出A相分压电容介质损耗
0.343%，显然不对，并且在采用自激法，
2.5kV，电压加至16V便无法上升，具体
所示。
（a）电容量及介损加压测试
（b）电容量及介损测试结果
图3电容量及介损测试图
初步怀疑高海拔地区空气稀薄，使空气密度较
低，若未进行高海拔修正，将会使得设备运行不稳
定，设备绝缘薄弱不能适应高原地区。
为进一步分故障原因，对该A相CVT进行了返厂解剖。
返厂情况
设备返厂后解体前，对CVT电容分压器部分进
行电容量及介损试验，介损测量结果仍然为负值，
试验数据异常，同时在进行试验时，电磁单元内部
有微弱放电声，怀疑电磁单元内部存在回路故障。
且厂家说明设备出厂时已经进行过高海拔修正。
将该CVT解体后，将电容分压器与电磁单元之
间的引线解开，单独对电容分压器进行电容量及介
损测试，测试结果见表3。
表3返厂CVT电容量及介质损耗测试
测试项目参考值实测值
总电容量C/nF 20.00 20.02 介损δ/% ≤0.150 0.056 注：试验电压为10kV。
从表3中可以看出，电容分压器试验数据正常，
试验值都在合格范围内，表明电容分压器部分完好，
判断故障点发生在电磁单元部分。
观察电磁单元，
电磁单元绝缘油浑浊不通透如图4所示。
对中间变
图4电磁单元拆解图
压器进行空载电流试验，在合闸电压下（不到10V ）感应电流已经超过1A ，略微升压后电流已超过2A ，据此判断中间变压器内部存在短路情况。
测试中间变压器对地绝缘试验，测试结果变压器对地绝缘为0。
对电磁单元绝缘油取样进行油色谱分析，具体分析结果见表4。
表4 电磁单元油样色谱分析结果
试验项目
注意值/（μL/L ）
（1100kV 及以下电压
等级变压器）
油色谱 试验结果/（μL/L ）
H 2 ≤150 353.28 CO — 126.28 CO 2 — 1061.35 CH 4 — 309.95 C 2H 4 — 744.21 C 2H 6 — 79.28 C 2
H 2
≤3 1021.66 总烃
≤100
2155.10
表4中，C 2H 2的含量已经远远大于其注意值，
而在很多能量以及温度达到很高（1000℃）时才会形成C 2H
2，依此可以判断所用变内部存在放电性故障。
用三比值法分析如下：
⎧⎪
⎪
⎨⎪⎪⎩ C 2H 2/C 2H 4=1.37（≥1～<3） CH 4/H 2=0.877（≥0.1～<1） C 2H 4/C 2H 6=9.38（≥3）
（1）
由此可得，电磁单元内部存在高能量电弧放电现象。
对电磁单元中间变压器T 二次辅助绕组阻尼器D 进行阻尼电流测试，其伏安特性曲线如图5所示，结合厂家提供的资料，同类阻尼器在加压至100V 时，相应电流不得大于0.4A 。
从图5中可以看出，当电压加至60V 时，阻尼电流已经超过1A 。
图5 二次辅助绕组阻尼器伏安特性曲线
检查该产品谐振阻尼器的谐振电容，该电容额定值为200μF ，实测值为110μF ，电容值变化接近50%，结合阻尼器伏安特性曲线判断，谐振阻尼器已经失谐。
进一步拆解电磁单元，将变压器油清理掉后，可观察到变压器高压侧首端H 对地有明显放电点。
具体如图6（a ）、（b ）所示。
（a ）
（b ）
图6 变压器高压侧进线端放电图
将故障点拨开，远离地电位，重新进行中间变压器一次侧首端H 、尾端X 绝缘电阻试验，中间变压器首端H 及尾端X 端子对地绝缘均良好。
试验数据见表5。
表5 绝缘电阻测试
试验项目 H 端子对地
X 端子对地
绝缘电阻/G Ω
12 13
4 故障原因分析
通过对上述试验情况进行分析，一方面，由于谐振阻尼器运行时间较长，老化使阻尼电容损坏缺失，工频并联谐振条件遭到破坏，导致该阻尼器失谐，阻尼器阻抗下降，正常工作时阻尼器中的串联电阻被接入电路中，阻尼回路的阻尼电流激聚增大，
[1]
[2]
[3]。
