针对66kV电容式电压互感器的缺陷分析

【摘 要】电容式电压互感器在电力系统运行过程中发挥着重要的作用，本文针对66KV电容式电压互感器的特点，分析了电容式电压互感器的常见故障，并针对其常见故障进行了分析。

【关键词】66KV；电容式电压互感器；缺陷分析

0.引言

电容式电压互感器是一种较为新型的电气设备，是通过串联电容器分压，再由电磁式互感器进行降低电压，起到隔离的效果，对电网电压实现良好的保护作用。但由于系统运行的时间较短，操作人员对设备的性能和存在的缺陷了解不够透彻，必须加强日常66KV电容式电压互感器的研究工作。

1.电容式电压互感器概念

电容式电压互感器（capacitor voltage transformer，以下简称CVT）是一种新型的产品，在国外的发展时间较长，国内是从1964年开展生产研制，经过多年的发展和研究，技术已经渐渐成熟。特别是近些年生产技术和运行稳定性有了大幅度的提升，使得电容式电压互感器在使用性能上渐渐超越了电磁式电压互感器，并且具有绝缘性能良好，降低铁磁谐振的产生机率，造价较低等优势，在电力系统起到了积极的作用，保障电力系统的稳定性和安全性。

2.结构及工作原理

CVT一般分为电容单元和电磁单元，主要由电容分压器（包括主电容器，分压电容器）、中间变压器、补偿电抗器、阻尼装置及保护装置等元件组成，它利用电容分压器将输电电压降到中压（10～20kv），再经过中间变压器降压到100v供给计量仪表和继电保护装置。电容分压器构成CVT的电容单元，由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1mpa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，其同时可用作耦合电容器连接载波装置。

CVT由电容分压器和电磁单元构成，其原理结构如图1。由c1和c2组成电容分压器，中间变压器T将c2上抽出的电压降为低压，供测量和保护用。补偿电抗器L用以补偿电容分压器的容抗，提高CVT的二次负载能力。P为保护间隙。Z用以阻尼CVT内部可能产生的铁磁谐振。F为保护用避雷器，在电磁单元发生铁磁谐振时，降低变压器一次侧的电压。

3.常见异常故障及分析

受各种因素的制约，66KV电容式电压互感器在实际的电力系统运行中会产生故障，这与设备的设计制造工艺和设备的性能有直接的关系，必须及时发现和排除异常故障，避免重大事故的发生，保证电网运行的安全。由于电容式电压互感器具有无法比拟的优势，近些年在电力系统的大规模应用，使用范围扩大，必须重视日常对其巡查和维护，做到及时发现、准确判断、安全处理，保证电力系统的正常运行。其中，66KV电容式电压互感器常见的故障有以下几种：

3.1 CVT电容分压器部分电容单元绝缘击穿

CVT的高电压主要由电容分压器承受，最容易出现问题的就是电容分压部分，因而电容器介质材料的选用和质量的保证是十分重要的。上世纪八十年代，一种新型的电容器介质材料开始出现：即聚丙烯薄膜与电容器纸复合浸渍有机合成绝缘油介质。由于薄膜耐电强度是油浸纸的4倍，介质损耗则降为后者的1/10，加之合成油（主要是烷基苯）的吸气性能良好，采用膜纸复合介质后可使CVT电容量增大，介损降低，局部放电性能改善，绝缘裕度提高。同时由于薄膜与油浸纸的电容温度特性是互补的，合理的膜纸搭配可使电容器的电容温度系数大幅降低。这些都为CVT准确度提高和额定输出增大以及运行可靠性的提高创造了条件。因此，目前几乎所有的电容器介质材料都采用聚丙烯薄膜与电容器纸复合浸渍有机合成绝缘油介质来取代传统的电容器纸浸矿物油介质。电容器在生产制造过程中，如果电容单元干燥不彻底，残余水分较多，存在局部受潮现象，吸附在绝缘纸内层的水分子运动不断加剧，运动范围逐渐扩大，从而导致绝缘击穿。而真空干燥处理温度及在该温度下经受的时间控制不当，从而导致介质、尤其是聚丙烯膜的提前老化，同样也会导致绝缘击穿。

为了降低电容器元件边缘场强，目前经常采用铝箔折边、突出的新结构，有的采用较厚铝箔作元件电极的引出，而不用传统的铜引线片，这可防止引线片对介质的损伤并能使边缘场强均匀。如果产品的制造工艺存在问题，引箔片周边压制不平整，存在毛刺等，当CVT投入运行时，使得引箔片周边电场分布畸变严重，所承受的电场强度较其它电容单元大，再加上常年的运行累积效应，最终导致电容元件绝缘部分击穿，由于受材料和工艺的影响，每节电容器组连接处的电容元件最容易被击穿。另外，真空干燥处理温度过高，也会因薄膜的热收缩而导致铝箔的横向皱褶严重，导致皱褶处电场分布不均匀，最终导致绝缘击穿。

3.2 CVT电容分压器串联电容末端失去接地点或接地点接触不良

由于CVT的电容分压原理，其电容分压器串联电容的末端（尾端）在运行中必须接地，因为如果由于某些原因在运行中造成末端失去接地或接地点接触不良，那么末端对地会形成一个电容，而这个电容远小于串联电容器组各电容单元的电容，按照电容串联原理，将在末端与地之间形成很高的悬浮电压，造成电容器末端对地放电，烧毁附近的其它元件，严重的还会引起CVT爆炸事故。

3.3 CVT电磁单元内部故障或异常

由于CVT原理及结构的不同，相对于常规的电磁式电压互感器（VT），不仅多出了电容分压器部分，并且电磁单元部分也比VT多出了补偿电抗器阻尼装置及保护装置等电气元件，因此电磁单元发生故障的几率也要高于VT。

4.相关措施

66kv电容式电压互感器在运行过程中，故障情况的出现较多，其原因和故障表现与设备设计生产过程、结构性能等有密切的联系。首先，必须加强对电容式电压互感器的日常巡查和维护，对运行中的设备的变化必须做到及时发现，及时解决。定期将电容式电压互感器产生的电容量进行数值比较，判断电容元件是否有击穿的现象，并及时做好防护措施，保证电容式电压互感器的正常运行。其次，在维护过程中，重视电磁单元箱体的检查和维护工作 ，检查螺栓是否牢固，密封胶垫的紧实度和老化现象，做到及时更换；定期检查电磁单元内各零部件的绝缘性能是否符合设备运行标准，及时更换绝缘油，并更换老化的零部件。第三，对电容式电压互感器进行铁磁谐振测试，检查阻尼电阻的性能是否良好，必须保证电容式电压互感器的性能。第四，设备采购时，必须加强对生产厂家生产资质的检查，对新设备的尺寸、规格、性能和参数等必须严格的试验，保证电容式电压互感器的结构性能符合电力行业的安装运行标准。

【参考文献】

[1]李晨曦.电容式电压互感暂态对距离保护的影响[J].企业技术开发，2011（13）.

[2]唐，徐建文.电容式电压互感器潜伏性故障发现及原因分析[J].中国电力教育，2011（18）.