摘要：我国电力行业最近几年不断发展创新，为我国基础建设贡献力量，改善我国人们的生活水平。电容式电压互感器由于可防止电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振，在经济和安全上有许多优越之处，被广泛应用在110kV及以上的变电站。但近年来，电容式电压互感器故障的发生相对频繁，严重威胁了电网的安全运行。因此，为了电容式电压互感器的安全运行，下文结合实例分析电容式电压互感器的常见故障。
关键词：高压电容式电压互感器；故障分析及防范措施
引言
我国电力行业的快速发展使我国提前进入现代化科学技术发展阶段。电容式电压互感器（CVT）是应用电容分压原理，结合中间变压器的接入，进行监测、保护及通信等应用的电器设备。与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器具有绝缘性能好、耐压水平高、不易与断路器断口电容产生谐振、生产成本低、可兼作高频通信等诸多优点。
一、CVT基本原理与结构
CVT主要由电容单元与电磁单元构成，电容单元由高压电容与中压电容串联组成，通过中压电容将系统电压降低至13-20kV，从外表看就是单节或多节以瓷套为外壳的耦合电容器，主要由瓷套、电容芯子、绝缘油、上下底盖、膨胀器组成。电容芯子是电容器的核心，承受着主绝缘的作用，每节瓷套内的电容芯子由几十甚至上百个电容元件串联而成。电磁单元主要包括中间变压器、补偿电抗器、阻尼器。补偿电抗器的作用使得在不同的二次负荷下二次输出电压与一次电压之间保持准确的变比和相位，其电抗值与电容分压器在额定频率下的等值阻抗值相等；阻尼器的作用是抑制铁磁谐振，一般为速饱和电抗型，由速饱和电抗器和阻尼电阻串联而成，速饱和电抗器采用性能优良的铁芯材料，其磁化曲线具有典型的开关特性；中间变压器实际上是电磁式电压互感器，其作用是将电容单元分压得到的中间电压转换成标准的二次电压供测量、计量仪表和继电器用。
二、问题分析
电容式电压互感器可用于测量电压和功率、测量能量、继电保护、自动控制等。在高压和超高压网络中，也可用作载波电力线上通信系统的通信电容器。为了避免系统发生谐振故障，我们的电力系统广泛使用电容式电压互感器，但由于工艺，测试和操作条件的影响，发生故障的概率只增不减。
2.1阻尼电阻故障
2016年某220kV变电站220kV CVT红外测温时发现该CVT电磁单元整体温升偏高，且中上部温度较下部温度高15℃。该CVT为2002年产品。停电后进行了诊断试验，电容单元介损及电容量数据合格，说明电容单元正常；电磁单元绝缘电阻及一次绕组直阻合格，证明电磁单元绝缘良好；带阻尼装置时变比为额定变比的1.08倍，不带阻尼装置时变比正常；电磁单元空载试验发现阻尼装置对测试结果影响显著，带阻尼空载加压时，空载电流上升很快，空载损耗急剧增加，如空载电压为50V时，空载电流为4.31A，损耗达到了215.91W。不带阻尼加压时，电流上升平缓，同样电压50V时，空载电流为0.093A，损耗仅为2.987W。解体后发现阻尼电阻环氧树脂筒有严重烧焦痕迹，经测试发现阻尼电阻和电感参数正常，电容器的电容量无法测出，电容器已被完全击穿。因此确定阻尼电阻发热是本次发热异常的直接原因，而电容器被击穿是造成本次故障的根本原因。
根据故障现象和带电检测结果分析，怀疑造成故障的内在原因有四个：一是电容分压器电容元件击穿，造成电磁单元分压过高发生放电发热；二是电磁单元内部存在异物，造成悬浮放电；三是二次绕组存在匝间短路，造成二次电压波动和电流制热；四是绝缘油受潮，发生高电位对外壳放电，造成电压异常和发热。
2.2常见故障案例分析
1.接地不良引起的电压互感器的电容屏蔽。2015年7月，某110千伏变电站，在预定的检查期间，操作员和维护人员听到了电容式电压互感器A相的异常放电噪声，检测到放电痕迹并且屏幕末端的接地被破坏，随后对这个电压互感器的所有部件性能进行了彻底检测，发现所有器件数据都符合要求，得出接地不良是本次故障的根本原因。电容式电压转换器的电容部分主要由主电容器和屏蔽与地之间的电容组成。2.中压壳体失效和漏油导致冷凝器失效。2014年12月2日，110千伏变电站电压增加到125千伏。红外温度测量显示，CVT冷凝器块的上三分之一比正常运行的CVT高4℃。该CVT于2009年10月生产，并于同年12月投入使用。断电后，测试介电损耗、电容和比例系数，发现电容器组与初始值相比增加了10％，标准系数下降了6％。在分析之后，结果证明电磁单元箱内的油位与法兰表面几乎处于同一水平，在冷凝器单元的底部发现油滴，并且在中压套筒中发生漏油现象，瓷套和金属法兰之间的连接处部分漏油。之后，拆开冷凝器单元，发现其在冷凝器单元中具有低油位，约为缺油的一半，并且冷凝器元件的上层的颜色与绝缘油中的下部元件和冷凝器元件的内部的颜色完全不同。
三、防范措施
1.严格控制CVT生产工艺流程，提高工艺水平，如防止虚焊、电容单元以及绝缘部分的干燥、电磁单元绕组的绕制、防止毛刺引起局部场强过高等。2.提高CVT各部件的材料质量，厂家应选用优质的绕组材料、绝缘材料以及附件材料，如中压套管、阻尼装置、避雷器等。3.加强出厂试验的管控，特别是局部放电试验、中间变压器励磁特性试验以及铁磁谐振试验。4.加强对设备厂家的技术监督，开展设备制造厂家的全过程技术监督，对设备设计、材料选用、附件质量抽检及相关资料进行监督把关，杜绝不合格产品进入电网。5.加强对CVT的带电检测，提升CVT带电检测技术分析与掌控，如红外测温、相对介质损耗及相对电容量的测试。6.加强对故障CVT的分析、试验及解体，提高检修人员的故障分析与处理能力。7.加强变电站运维人员的责任性及运维技术，特别在目前电网系统运维一体化要求下，更应注重对运维人员的技术培训及履职考核，因为随着电网设备状态检修工作开展，设备停电检修日期延长，运维人员的技术与责任性直接关系到设备的安全运行。
结语
CVT是变电站最重要的设备之一，电网的安全需要依靠它的安全运行操作，因此，制造商必须不断地提高设计和工艺水平，并使用最好的原材料，电网维修工作人员应加强对CVT内部结构的研究，对故障进行分析研究，给出合理科学的处理意见，积极进行实时检测工作和运行状态记录，通过检测把CTV的故障率降到最小化，保证电网安全。
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