电容式电压互感器的特点及其二次回路异常处理

【摘 要】电压互感器作为电力系统中的重要电气设备，一旦出现故障将严重影响正常供电。本文阐述了电容式电压互感器的特点、常见故障及案例分析。

【关键词】电压互感器特点；常见故障；案例分析

一、概述

1、电压互感器的作用

电压互感器作为电力系统中的重要电气设备，担负着把高电压按比例变成低电压的任务。电压互感器作为各种测量、计量、仪表和继电保护的重要器件，是电气二次回路与一次系统相连络的枢纽。可使仪表、继电保护及运行人员与高压系统绝缘、隔离，解除高电压给二次回路及运行人员带来的威胁，确保人的生命及设备的安全。

2、电容式电压互感器的特点

电容式电压互感器结构简单，使用维护方便，又由于其绝缘耐压强度高，故使用可靠性高。电容式电压互感器不仅体积小，而且其电容分压器能兼做高频载波用的耦合电容器，有效地节省了投资和占地面积。电压互感器是电力系统重要的一次设备，负责将高电压转换为较低的标准电压，提供给系统中的电气测量装置、电能计量装置、继电保护装置和自动装置。由于传统电磁式电压互感器（PT）易产生铁磁谐振，而电容式电压互感器（CVT）不会与外部元件（开关断口电容）形成铁磁谐振，且具有结构简单、造价较低、耐绝缘冲击强度高、绝缘裕度大等优点，在高压系统中广泛使用

二、电压互感器常规检查及常见故障

1、常规检查，可通过巡视，从以下几方面进行判断，发现缺陷。（1）所接表计指示是否正常、保护装置是否误动作。

（2）电压互感器烧坏，二次侧和外壳接地是否良好。

（3）电压互感器运行中，本体有较大的不均匀噪声。

（4）电压互感器运行时，本体有较高的温升，有异味。

（5）端子箱清洁、受潮情况。

（6）检查二次回路的电缆及导线有无腐蚀和损伤现象。

（7）电压互感器瓷瓶是否清洁、完整，有无损坏及裂纹，有无放电现象。

（8）电压互电容式电压互感器的特点及其二次回路异常处理无漏油现象。

2、常见故障原因

（1）电压互感器因内部故障过热（若匝间短路、铁芯短路）产生高温，使其油位急剧上升，并由于膨胀作用产生漏油。

（2）电压互感器内发生臭味或冒烟，说明其连接部位松动或互感器高压侧绝缘损伤等。

（3）绕组与外壳之间或引线与外壳之间有火花放电，说明绕着内部绝缘损坏或连接部位接触不良。

（4）引起电压互感器二次回路短路故障原因较多，下面简述几种常见的原因：①回路中联结电缆短路。②二次回路导线受潮、腐蚀及损伤而发生一相接地，又发展成二相接地短路。③内部存在有金属短路缺陷，造成二次回路短路。④户外端子箱严重受潮，端子联结处产生锈蚀。⑤电压互感器接线中的隐患。⑥在预试、检修过程中遗忘接线。⑦电压切换开关接触不良。

3、处理原则

（1）不得用近控方法操作异常运行的电压互感器的高压刀闸。“保人身、保电网、保设备”是事故处理的基本原则。任何事故处理，必须首先考虑保证人身安全。电压互感器一次发生异常，特别是出现异常响声时，为防止电压互感器爆炸造成人身伤亡，故明确要求不得就地拉开异常运行的电压互感器的高压刀闸。

（2）不得将故障的电压互感器二次与正常运行的电压互感器的二次并列。

（3）停用受电压影响的保护，做好转移负荷准备。

三、案例分析

案例一：2011年某220kV变电站220kV接线方式为双母带旁路形式，220kV母线并列运行。220kV1M、2M各带一台电压互感器，电压互感器二次侧分列运行。220kV出线两回，分别挂220kV1、2M运行，其中一回220kV出线双套保护均为高频保护。后台机发：“220kV1M　电压消失、220kV保护装置异常”等信号。

经检查，该站220kV多个间隔保护发出电压回路断线及保护装置异常信号，判断为220kVⅠ母PT电压发生异常，现场检查220kVⅠ母PT一次设备无异常，发现PT端子箱二次空气开关跳闸。试送一次后，二次空气开关又跳开，进一步检查发现PT端子箱二次空气开关与PT小母线之间A相电缆导线有一处绝缘损坏，此时处理故障不能用并列PT二次侧的方法进行处理，也不能用正常的倒母线方法进行转换PT电压，否则会扩大故障。应采取：

1、对采用方向元件或阻抗元件的保护必须申请退出运行。

2、本站1条220kV线路保护是一套光纤差动保护（RCS－931）、一套高频保护（RCS－902），退出高频保护后原则上还可以继续运行，但运行时间不宜过长。

另1条220kV线路保护两套主保护均是高频保护，因受电压影响，需退出高频保护，退出后相当于是无主保护运行，但实际上不允许220kV线路无主保护运行，可采取以下方式隔离故障：一是可用220kV旁路代线路开关运行，将电压故障的线路倒至正常电压的母线运行。方法是：若旁路挂在正常电压母线，则直接用旁路代路运行，使电压故障的线路保护装置等恢复正常；若旁路挂在电压故障的母线，则要先将旁路冷倒至正常电压母线，然后代路运行。

3、主变的带电压的保护是后备保护，失去电压影响不大，暂时可以原来状态继续运行。

4、若处理时间较长，则可将线路开关冷倒至正常电压母线，然后恢复该线路开关运行，或用旁路开关代主变运行。

案例二、2007年4月某变电站发生一起高频保护区外误动事故，220kV甲线和乙线同运行在II母线上，在乙线发生单相故障时乙线保护正确动作，而甲线的对端B屏保护误动跳闸，甲线保护为高频闭锁，事后检查从录波图上看到，甲线保护对侧误动主要是本侧保护在故障反相时没发高频闭锁信号造成。经过录波图分析发现对一个时刻的电压，电流幅值两者相加合成后的零序功率方向为正方向。所以故障期间由于电压的异常导致零序功率误判正方向是甲线本侧B相高频保护停信的原因。零序电压的不正常主要问题在电压回路，当对装置N600走线进行检查，同时测量两套保护N600对地电压，发现正常情况下A屏保护对地电压为0.01V，而B屏保护对地电压为0.3V（同一表计测量），存在较大的区别，同时审查甲两套保护的电压回路图并现场核对，发现两者N600走线的确存在较大区别，其走线如下图：

由图可以看出，甲线两套保护LFP901A与LFP902A的PTN线走向存在明显区别，其A屏保护（LFP901A）所用N线由母线PT端子箱直接引入控制室，且在控制室控制屏上一点接地后引入保护装置，在保护装置上通过跳线与甲线TYD的N600联通；而B屏保护所用N线则直接从甲线线路TYD的N600引入，两套保护所用的N600不同，虽然在A屏保护处母线PTN600与线路TYDN600有跳通，但由于B屏保护的N600到跳通点距离相当长（距离约有1km多）。在乙线故障时，由于本站侧入地的短路电流较大（从保护数据可以看约18kA），使得地网电位升高，导致甲线TYD的N600击穿保险导通，从而在该N600回路上形成两点接地，短路电流使两接地点存在一定的压差，同时由于二次联接电缆阻抗一般较小，因而在回路中形成较大的环流，造成击穿保险导流片炭化，并使得B屏保护的N600与母线PT的N600不等电位，产生附加零序电压，致使零序功率方向由反变正，保护停信。

所有经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。

四、结束语

电压互感器及其二次回路异常给电网安全运行带来极大压力，处理不慎将严重危及电网安全运行。加强对电压互感器日常巡视、维护工作显得尤为重要，同时变电检修、运行人员应提高电压互感器异常情况下处理能力，确保电网、设备安全可靠运行。

参考文献：

[1]刘凡远.电压互感器原理与故障分析，湖南电机，2011年7月.

[2]贺家李　宋从矩.　电力系统继电保护原理，中国电力出版社，第三版.

[3]广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施2007版（释义版），中国电力出版社，2008年.

[4]全国电力工人技术教育供电委员会.变电运行岗位技能培训教材（220kV），中国电力出版社，2008年10月.