韦湘钊
广西桂能科技发展有限公司 广西南宁 530000
摘要：本文主要论述了一起500kV的CVT试验中碰到的异常现象。简单介绍了CVT的结构和工作原理，分析CTV试验中的异常现象发生的原因和正确的处理方式，并针对这种异常分析提供有效的解决对策。通过对CVT试验中碰到的异常现象及其处理过程的分析，旨在对该类型CVT的故障分析提供一点建议。
关键词：CVT；二次电压；电容量；电压抽头接地开关
引言：CVT是电容式电压互感器的简称，电压互感器承担着电力系统的电压转换的重要作用。CVT具有质量轻、体积小、绝缘性能好、抗铁磁谐振的优点，因此有逐渐取代电磁式电压互感器的趋势。我国的电力系统中的CVT在35kV电压等级以上的电网中都有应用，其中以110kV～500kV电压等级应用居多。目前CVT在我国的市场占有率：少量35～66kV电压等级，超过80%的110 kV电压等级，超过95%以上的220 kV电压等级，覆盖全部的330～750 kV电压等级。不过，部分国产的CVT的电磁单元因设计或质量问题导致的缺陷较多。对CVT在试验中出现的异常现象进行细致分析，避免错过发现电磁单元内部缺陷而引发事故，对提高CVT的运行可靠性和保证电网安全运行有着重要的意义。基于此，本文研究一起500kV CVT试验数据异常的分析案例，以供参考。
一、电容式互感器的结构和工作原理
（一）结构
CVT主要由电容分压器和电磁单元两大部分组成。电容分压器由高压电容C1（根据电压等级不同，C1可由1～4节电容串联组成，即C11、C12、C13、C14）和中压电容C2串联组成。电磁单元由中间变压器、补偿电抗器串联组成。其中电容分压器还可作为耦合电容器使用，可在其低压端的CAR端子连接结合滤波器以传送高频载波信号。此外，在电磁单元内部还安装有阻尼器和过压保护器等其他元件。本案例所述CVT的结构如下图所示：
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（二）工作原理
CVT通过电容分压器C1和C2的串联分压，将高电压分压后得到的在C2上的中间电压（一般为10～15kV）通过中间变压器降为100/ V或100V（或100/3V）的电压，为电压测量及继电保护装置提供电压信号。同时，为了补偿由于负载效应引起的电容分压器的容抗压降，使二次电压随负载变化减小，在中压回路中串接有电抗器，设计时使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到规定的负荷范围和准确级的电压信号。在中间变压器二次侧的一个绕组上，接有阻尼器，以便能够有效地抑制铁磁谐振。
二、一起500kV CVT试验中的异常现象及产生原因分析
本案例中的CVT为上海MWB互感器有限公司生产的TEMP-500IU型电容式电压互感器，出厂于2005年11月，高压电容单元数为3节，额定一次电压为500/kV,额定二次电压为0.1 kV、0.1 kV、0.1 kV、0.1 kV，安装位置为广西某水电厂的某条500kV线路的C相。
该CVT在停电进行预防性试验前是正常运行的状态，涉及该CVT的所有运行数据均正常。此次的预防性试验是按照规程规定的周期进行的常规试验，按照程序采用正接法或反接屏蔽法对C11、C12、C13的电容量和tanδ测量结果均未发现异常。在进行C2测量时，采用反接法，从CAR端子加压，设置测试电压为2000V，当介损仪的输出电压达到400～600V时，介损仪显示ER-Bd代码（代码含义为测量信号波动），并隐约听到电磁单元的油箱内有放电声。
为了查找该异常现象产生的原因，同时避免采用反接法测量C2而从CAR端子加压导致放电的再次发生，采用正接法或反接屏蔽法对C11、C12、C13、C2这4个电容进行了不同组合的电容量测试。然后利用电容分压公式根据测试结果计算出C2的电容值，计算出来的结果证明C2的电容值和分压值正常。如下图所示：
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结合制造厂提供的产品说明书中关于该CVT的内部结构图进行分析，初步怀疑该异常现象应为电压抽头接地开关有缺陷导致的接地不良引起，多次操作分合该接地开关后，偶然能分别单独测量出C13及C2的值且电容值正确。针对该电压抽头接地开关的工作原理及状态分析，如果该开关分闸到位，对CVT的正常和安全稳定运行没有任何影响。但因为在本次试验中出现了放电现象，担心该开关有分闸不到位的可能性存在，在运行中可能会在该电压抽头接地开关处发生对地放电，影响CVT的安全运行。因此与电厂商量后，决定联系制造厂派技术人员带上该电压抽头接地开关的备件，前往现场紧急维修。
三、缺陷CVT的处理和原因的确认
制造厂的技术人员到达现场后，组织吊开最上面的3节C1电容，在CVT的油箱内发现电压抽头接地开关的动触头上有电弧烧灼的痕迹，应为本次试验中采用反接法测量C2时放电造成的。经仔细检查和分析，确定产生放电的原因为静触头的夹紧弹簧失效导致夹力不够，进而导致合上该开关后动触头与静触头接触不良，而该静触头的夹力产生仅依靠一个小小的夹紧弹簧，经多次操作后夹紧的可靠性较低。经制造厂技术人员更换该静触头后将CVT回装好，然后单独复测C13、C2的电容及tanδ值均正常。现场检修及本次异常情况的相关图片如下：
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四、其他CVT的常见的缺陷及测试方法
（一）电容元件的电容值和tanδ值异常
在预防性试验过程中如果发现电容元件的电容量比铭牌值或历史值增大，且tanδ值也与历次试验结果相比较有明显的增大，说明电容元件有部分击穿的可能，因为电容元件在内部是串联关系，电容元件部分击穿后会使电容量增大且tanδ值也增加。在现场试验中可进行误差试验加以论证。
（二）密封不良导致的受潮
CVT最顶端的电容C11的密封胶圈在引线部位容易因为装配质量导致密封不良，进而引起电容元件受潮，当受潮达到一定的程度时可引起电容元件内部放电击穿，这可以通过测量C11的电容量和tanδ值测试发现。CVT的电磁单元油箱也有可能因为胶垫或装配质量问题引发密封不良，导致电磁单元油箱内部元件受潮，这可以通过测量二次接线端子的绝缘电阻或定期对油箱内的油进行取样化验加以判断。
（三）电磁单元内的其他元件缺陷
电磁单元内的其他元件，如前文所述的电压抽头接地开关缺陷，以及过压保护器击穿、中间变压器故障等，需要在预防性试验过程中细心分析每一个试验数据，发现任何的数据异常都要谨慎对待加以分析。同时也建议加强在CVT运行中二次电压的监测，及时发现缺陷，避免事故的发生。
结语：本文通过一起500kV CVT试验过程中发现的特殊的异常现象，详细阐述了分析和处理的过程，为同型号的CVT出现类似情况时提供参考和借鉴，并就笔者在多年的CVT预防性试验中发现的一些典型缺陷案例作了一个小结。总而言之，CVT的缺陷产生与电容等元件的质量、运行环境、装配质量、结构设计等都有着紧密的关系。为了减少CVT在运行中出现事故的概率，需要加强对CVT试验结果的分析判断，并做好日常维护工作。
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作者简介：韦湘钊（1976年4月），男，汉族，籍贯：广西桂平，学历：大学本科，职称：工程师，现工作单位：广西桂能科技发展有限公司，研究方向：电气高压试验技术。