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判断电容式电压互感器二次电压异常后故障的新试验方法

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第4卷第10期 2016年10月 智能电网 Smart Grid Vb1.4No.1O 0ct.2016 DOI ̄10.14171 ̄.2095-5944.sg.2016.10.014 文章编号:2095.5944(2016)10—1036—04 中图分类号:TM45 文献标志码:A 判断电容式电压互感器二次电压异常后故障 的新试验方法 陈凯,巩晶,张思宾,林小明 (国网宁波供电公司检修公司,浙江省宁波市315010) New Test Method to Determine the Fault of Capacitor Voltage Transformer After Abnormal Secondary Voltage CHEN Kai,GONG Jing,ZHANG Sibin,LIN Xiaoming (State Grid Ningbo Electric Power Supply Company,Ningbo 3 15010,Zhejiang Province,China) ABSTRACT:The characteristics of capacitor voltage transfol'If'ler(CVT)are introduced.In view of the common fault of CVT in current operation after abnormal secondary voltage,analysis on the limitations of conventional field test is presented,fault location analysis and new test method of comprehensive judgment are recommended,and fault processing scheme is proposed,and improvement scheme on structure and manufacturing process for reducing such failure is also given. KEY WORDS:capacitor voltage transformer;secondary voltage agenda;fault analysis:new test method;improvement scheme 摘要:介绍电容式电压互感 ̄(capacitor voltage transformer,CVT)的特点,针对目前运行中电容式电压互感器二次电压 异常后常见故障,分析常规现场试验的局限性,推荐对故障的定位分析、综合判断的新试验方法,提出故障处理方案和对结 构和制造工艺提出了减少此类故障的改进方案。 关键词:电容式电压互感器;二次电压议程;故障分析;新试验方法;改进方案 0 引言 电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)是一种由电容分压器和电磁单元 验很难进行。特别是在设备故障状态下,由于受停 电范围的,各种电磁干扰严重,通过常规电气 试验方法准确判断故障部位就更加困难。本文通过 对110kV电容式电压互感器在运行中二次失压后, 在现场对故障进行分析判断,提出了一种新的更为 组成的电压互感器,其设计和内部接线使电磁单元 的二次电压实质上与施加到电容分压器上的一次 电压成正比,且在连接方法正确时其相位差接近于 零L1]。和常规的电磁式电压互感器相比,电容式电 压互感器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁 磁谐振外,在经济性和安全性上也有很多优越之 处。因此,电容式电压互感器近几年在电力系统中 有效的电容式电压互感器的故障定位方法。 1 电容式电压互感器原理 电容式电压互感器总体上可分为电容分压器 和电磁单元两大部分。电容分压器由高压电容C 及中压电容C2组成,电磁单元则由中间变压器、补 偿电抗器及限压装置、阻尼器等组成。电容分压器 得到大量应用,不仅在变电站线路出口上使用,而 且常常用于在母线和变压器出口上代替电磁式电 压互感器。 电容式电压互感器投运后一旦发生故障,就会 影响整个电网的安全运行。CVT的内部机构包括电 容分压器和中间变压器,补偿电抗器及过电压限幅 C 和C2都装在瓷套内,从外形上看是一个单节或 多节带瓷套的耦合电容器…。如图1所示: 图1中, 为补偿电抗,可补偿电容分压器的 内阻抗。TV为中间变压器,将测量仪表经中间变 压器TV后与分压器连接,减小分压器的输出电流 以减少误差。风为阻尼电阻,在TV付边单独设置 一器(避雷器)等设备。这些设备组装在一起构成整体 式结构,在现场无法轻易分解,这就使现场绝缘试 只线圈,接入阻尼电阻风,用以抑制铁磁谐振[ ] 第4卷第10期 智能电网 1037 过电压。Ck为补偿电容器,用来补偿电磁式电压互 感器Tv的磁化电流和付边负荷电流的无功分量, 亦能减小测量装置的误差。P1为放电间隙,用以保 护TV的原绕组和补偿电抗器 ,防止因受二次侧 短路所产生的过电压而造成的损坏 引。 ————・ 图1 电容式电压互感器原理简图 蕾 Fig.1 Schematic diagram of CVT 其中,Uc2 kU1;k为分压比;k=- ; 1十 2 即为装置的相对地电压,改变C1和 的比值,可 得到不同的分压比。 2故障过程及传统试验数据分析 2.1 案例一 2010年9月,宁波北仑220 kV变电站ll0 kV 线路A相电容式电压互感器在电网正常运行条件 下故障报警,压变二次线圈dadn运行情况下电压 为200 vf正常应为110/√3 kv/100V o该电容式 电压互感器型号为TYD110/,/3—0.01H,西安电力 电容器厂制造。为检测故障,对该设备进行的试验 过程及试验数据如下: 2.1.1解剖前试验 1)电容分压器试验。 试验时从辅助绕组dadn加压,反复试验数次, 结果均为介损测试仪无法升压。 2)中间压变试验。 中间压变试验测试结果如表1所示。 表1中间压变试验测试结果 Tab.1 Test results of intermediate pressure test 注:测量时将阻尼电阻断开 。 2.1.2解剖后试验 先对压变进行放油,然后将电容套管拆卸,露 出一次绕组。对设备进行变比试验,试验结果如表 2所示。 表2变比试验测试结果 Tab.2 RatiO test results 基于目前的检测手段,无法测得辅助线圈的变 比数据。初步判断该压变辅助绕组Xfaf存在缺陷, 需对该设备进行进一步的故障分析。 2.2案例二 201 1年9月宁波镇海220 kV变电站,110 kv 线路A相电容式电压互感器在电网正常运行条件 下,故障报警,线路压变二次线圈dadn运行情况 下电压为60V(正常情况为110/√3 l(V/100V)。该 电容式电压互感器型号为TYD110/√3—0.01H,锦 州电力电容器厂制造,现场对该设备进行试验。 2.2.1解剖前试验 1)电容分压器试验。 试验时从辅助绕组dadn加压,对C】和C2进行 电容量和介损进行测试。试验结果如表3所示。 表3电容分压器试验结果 Tab.3 Experimental results of capacitive voltage divider 2)中间压变试验。 中间压变试验测试结果如表4所示。 表4中间压变试验结果 Tab.4 Test results of intermediate pressure 2.2.2解剖后试验 按照与案例一相同的方法对电容式电压互感器 进行拆解,并进行变比试验,试验结果如表5所示。 表5变比试验测试结果 Tab.5 Ratio test resuIts 以上几项试验数据全部正常,无法判断出故障 原因,初步判断该压变在高电压下引起二次绕组变 比变化,但需进一步确诊。 1038 陈凯等:判断电容式电压互感器二次电压异常后故障的新试验方法 Vo1.4 No.10 近年来类似的故障偶有发生,但由于受现场条 件和试验方法的制约,用传统的测试方法很难对故 障设备的故障原因进行准确判断。下面介绍一种新 的试验方法L5J。 3高压电容式压变变比故障准确测试法 3.1测试原理 如图2,在电容式电压互感器上C 上加压,并 测量二次线圈al xl及af xf两端电压,就可以精确 判断电容器是否正常-6J。 麓V V 图2测试原理图 Fig.2 Diagram of test principle 假设电容式电压互感器中最末一个电容器的 电容为c2,其他电容器的等效电容为C1,则当C】 上的外加铭牌的额定一次电压 时,若二次线圈 Al xl及afxf上应分别得到100/43 V的电压,说明 在电容式电压互感器的电容单元正常,反之则认为 其电容单元异常。 同样,在C 上外加额定一次电压,也可以判断 电容单元是否正常。 另外,在电容式电压互感器上端H点接地状态 下,从二次线圈a1 xl反向加压,在c1、C2瓷套上 端直接测量一次电压(可用测量变压器T,电容式分 压器或周围停电的其他相电容式电压互感器1,若测 得的数据与标准铭牌变比计算的数值一样,则证明 电容器的电容单元和电磁单元都正常L7】。 3.2对电容式电压互感器的设计制造要求 1)调压设备以及其他配套的升压变压器f或谐 振装置),可通过匹配的电源、励磁变、固定电抗器、 补偿电容来组成一次高电压输出,根据不同的电压 要求,进行配置。升压器的输出电压应能达到被检 电压互感器的120%额定一次电压,使电压互感器 能够正常地进行工作,额定电压、额定容量选择是 关键 ; 2)二次负荷则由相应的电压负荷箱模拟,可 选取负荷箱分为阻抗元件式和互感器式两种结构 型式,关键是额定负荷和功率因数的选取; 3)精确计算电容单元在额定电压下的经过变 比分压以后所承受的实际电压值和用高精度的电 压表测试二次电压的变化[ 。 3.3获取试验电压的方法 1)电容式电压互感器是容性设备,工频耐压 容量满足不了试验要求,因此需要变频串联谐振试  验设备来进行串联谐振试验,通过电感补偿,利用 励磁变压器激发串联回路,调节变频控制器的频 率,使试验回路中的被试设备电容量C和补偿电感 的 发生串联谐振,谐振电压就是我们所需的试验 电压。 2)谐振条件:UL=uc;即XL=Xc根据已知试 验电压 , ,F通过 =1/o) cx、ls=o ̄UsC估算 电感量 和试验电流1,Us=l10/43 kV,Cx=10000pF, 45-65 Hz。 3)变频串联谐振试验设备由变频电源、励磁 变压器、电抗器、分压器组成,被试品的电容与电 抗器的电感组成串联谐振连接方式,分压器并联在 被试品,测量谐振电压,并作过电压保护信号。调 频功率输出经励磁变压器耦合给串联谐振回路,提 供激励频率。 4结论 受现场试验项目和试验条件,目前国内外 对运行中或现场试验条件下的电容式电压互感器 故障判断仅能够通过外观检查和诸如极间绝缘、末 屏绝缘、中间变一次绕组绝缘、电容器电容量、介 损等常规试验方法试验,对电磁单元变压器一次引 线断线或接地,分压电容器C2短路,和中电磁单元 变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通及油箱电磁 单元烧坏、进水受潮等简单外部故障进行初步判 断。在预防性试验和故障分析时,无法直接对电磁 单元的特性和绝缘状态进行分析检测, 随着电容式电压互感器的大规模运用L1们,出现 故障的情况越来越多,其中二次电压输出异常故障 尤为常见。在预防性试验和故障分析时,无法直接 对电磁单元的特性和绝缘状态进行分析检测,在对 第4卷第10期 智能电网 University,2002(in Chinese). 1039 产品有怀疑时,可参照上述试验方案进行进一步 确诊。 [7] 刘辉.电容式电压互感器电容量和介损试验方法的探讨[J].变压 器,2009,46(1 1):44-47. 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ZHANG Bo,FENG Geng,PEN Fei.CVT intermediate trnasformer dielectric loss test research[J】.Power Capacitor and Reactive Power Compensation,2007,37(2):32-35(ni Chinese). 收稿日期:2016.07.12。 作者简介: 陈凯(1981),男,工程师,从事变高压试验和状态检修方向工作, ckc982@163.corn: 巩晶(1986),女,工程师,从事电气设备高压试验及故障诊断工作, 123gongiing@163.c0m: 张思宾(1982),男,工程师,从事电气设备检修及试验工作; 林小明(1984),男,工程师,从事变高压试验和状态检修方向工作。 (编辑龚玉敏) 

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