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摘要：首先介绍了CVT（电容式电压互感器）的基本结构和工作原理以及电气试验的综合情况，然后以两起运行中CVT的试验数据异常为案例进行分析，通过综合分析试验数据与运行实际情况，发现故障并采取合理运维策略进行处理，最后对该类设备的运行与试验工作提出建议。

关键词：CVT;电气试验;电容量;电容击穿

0  引言

目前，CVT由于其具有体积小、重量轻、维护工作量少、运行可靠性高等优点， 在电力系统中得到了普遍的应用，是电压互感器诸多类型中应用最为广泛的一种，特别是110kV及以上电压等级中，CVT的市场占有率非常高，近乎100%，因此，针对运行中CVT电气试验研究的重要性也就凸显出来，同时，如何将试验的技术方法与国家标准、行业标准、公司规程等结合在一起，切实有效地指导设备运维工作落地实施也显得尤为重要，本文将简单介绍CVT的工作原理和一些主要试验项目，然后介绍和分析两起CVT试验数据异常的案例，通过分析与判断发现故障并采取合理的运维策略进行处理，最后对该类设备在运维中需要注意的事项提出建议，以供参考。

1  CVT的基本原理和试验情况概述

CVT的电气原理图如图1所示，它由主电容C11、分压电容C2、中间变压器T、二次绕组、阻尼器、补偿电抗器L、保护间隙P、限流电阻R等部件组成[1]，其中J为载波装置，其工作原理为利用电容器的分压作用，将安装处高电压变为中压，再通过中间变压器降为V和100V的电压，为电压测量以及继电保护装置提供电压信号。

CVT在整个组装、出厂、安装、运行期间需要进行包括电容量、介质损耗等多项试验项目在内的不同类型的试验[2][3]，但当设备投运后，能够对设备状况进行检测跟踪的主要是依靠周期性停电进行的预防性试验，这其中以电容量测试、介质损耗测试、绝缘电阻测试等常规试验项目为主，必要时辅以绝缘油处理、工频交流耐压试验、局部放电试验等[4]。

2  案例分析

2.1 某变电站电压互感器电容量超标

2017年05月12日，我局变电管理所高试班组依据年计划工作安排，对某变电站线路间隔进行预试工作，该线路间隔电压互感器为桂林电力电容器有限责任公司生产的TYD110/-0.01H型电压互感器，出厂日期为2007年1月1日，2008年1月1日投运，在排除现场各项干扰后多次测量后试验结果分别如表1、表2所示：

由于主电容和分压电容的材料目前以膜纸复合绝缘为主，该绝缘结构以金属箔为电极，将其和薄膜、纸从两端重叠后，卷绕成扁筒的形状，构成一个电容单元，每节电容大多由100个左右的小电容单元串联构成[5]，现假设每个小电容单元的电容量为，共有100个小电容单元，则总电容量为，当其中一个电容单元被击穿时，总电容量则变化为，此时的电容增加量为1%，而此时由于一个串联的电容单元被击穿，运行电压被施加在剩下的99个电容单元上，使其承受电压变大，增加了剩余电容单元被击穿的可能性，考虑各种因素造成的试验误差和裕度，电容值增大2%以上时，应考虑有一个元件击穿，所以规程规定，当电容量与出厂值相比增加量超过2%时，应当缩短试验周期，通过对表2中数据进行分析可知，该CVTC1的电容量与出厂值相比增加量为3.15%，考虑主电容C1有电容单元被击穿的可能，导致总电容增加量为2.49%，为了验证该想法，又对该CVT的变比进行了测试，结果显示，各绕组的变比均小于额定值，但不明显，同时，极间绝缘电阻和介损值均满足规程规定值，并无异常，这主要是由于绝缘电阻的测试结果仅能反映贯通性的集中性缺陷、整体受潮、贯通性受潮等，若绝缘只有局部缺陷，而两极间仍有部分良好绝缘时，绝缘电阻降低很少甚至不发生变化，而介质损耗测试仅能发现绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积试品贯通和未贯通的局部缺陷[6]，所以当仅为个别电容单元被击穿这种单一缺陷发生时，绝缘电阻和介质损耗测试结果无法将其体现出来[7]。

因此将该次故障定性为电容单元被击穿后导致的电容量超标，由于增加量超出规定值较少，故经研究决定，将该设备试验周期缩短为1年，并建议此期间由运行每季度对该设备进行红外测温一次[8]，至2018年4月，高试班组对该设备继续开展停电预试工作，本次试验结果分别如表3、表4所示：

由表中数据可知，极间绝缘电阻、中间变压器绝缘电阻、末屏绝缘电阻依然满足规程要求，为合格，介损值也满足2018版规程要求值，不大于0.2%，说明该设备仍未出现整体受潮、贯通性缺陷等故障，但其C1电容量与出厂值相比增加量为3.77%，与上次试验结果相比有明显增加趋势，导致总电容的增加量增加为3.1%，有击穿扩大的可能性，对变比的测量结果也显示比上次测量值与额定值的差值更大了，考虑到该变电站负荷率和用户重要度等因素会导致短周期停电较为困难，故立即对该设备进行了更换处理。

2.2 某变电站110kV线路电压互感器电容量超标

2017年8月10日，按照工作安排，试验班组对220kV某站某110kV线路间隔一次设备进行停电预试，该间隔所使用CVT为西安电力电容器有限公司生产TYD-110/-0.01H型电容式电压互感器，2002年5月出厂，2002年11月投运，该次试验结果绝缘电阻C1 7000MΩ、C2 6000MΩ、低压端对地10000MΩ，电容量C1 13680PF，介损值0.077%，电容相差6.7%，电容量C2 48560PF，介损值0.06%，电容相差0.12%。

由测试结果可知，与额定值相比，变比的变化也比较明显，综上分析，建议对该设备进行更换处理，但由于缺陷发生突然，备品备件无法及时到位，故经研究决定，将该设备的试验周期缩短为三个月，并建议在此期间由运行对该设备每月进行一次红外测温工作，直至2018年1月对该设备再次进行停电预试工作，该次试验结果绝缘电阻C1 9000MΩ，C2 8000MΩ，低压端对地30000MΩ，C1电容量14350PF，介损值0.073%，电容相差11.9%，C2电容量48560PF，介损值0.08%，电容相差0.12%，变比测试1a-1n额定值1100，实测值1006，2a-2n额定值1100，实测值1006，da-dn额定值635，实测值579.

通过对上述数据进行分析得知，在绝缘电阻和介损值都满足要求的情况下，C1的电容量变化率此时已经超出-5—+10%范围，增加到11.9%，且总电容量的变化率也由上次的5.26%

增加到9.24%，增长趋势明显，且较为严重，变比的变化较之前也更加明显。经研究决定，立即将该设备退出运行。

以上两起CVT电容量增大的案例由于发现及时，运维策略合理，使故障未继续恶化，未造成电容器爆炸、设备故障被迫停运等严重后果。

3  结束语

通过对电容式电压互感器从结构原理到试验分析，再到两起案例数据的解析与处理措施，总结出以下几点建议，以供参考：

1）应严格按照《电力设备检修试验规程》的周期、项目、标准开展预防性试验，必要时进行相关的检查性试验。

2）当试验分析结果确定需要缩短试验周期时，可结合电容增加量超标的严重程度和运行经验制定合理的运维策略。

3）当试验结果显示CVT电容量超标时，可辅以其他数据及检查进一步进行分析，比如二次侧电压是否正常，如增大，可考虑C1有电容单元被击穿，如减小，可考虑C2有电容单元被击穿。

4）在缩短试验周期运行期间，可以采取定期红外测温等手段对该设备进行检测，确保设备在异常运行时第一时间被发现。

5）因CVT检修停电困难，故障后的影响较大，解体检查修复的实施难度大、周期长，建议在产品出厂时就把好质量关。

参考文献

陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社.2009.11

GB 50150-2016，电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].

Q/CSG1205019-2018，中国南方电网有限责任公司企业标准电力设备交接验收规程[S]].

Q/CSG1206007-2017，中国南方电网有限责任公司企业标准电力设备检修试验规程[S].

盛国钊，倪学锋，王晓琪.1995-1999年电容式电压互感器的运行及故障情况分析[J]，电力设备，2001（2） ：27- 29

杨新春，李化，杨红权等.一起110 kV电容式电压互感器故障诊断与处理[J]电力电容器与无功补偿，2010.31（6）： 57- 60

杨洋，覃伟，许强，郭锐等.基于两起事故实例的500kVCVT故障原因对比分析[J]，四川电力技术，2012（1）：83-84.

徐松林，李友平等，CVT故障红外诊断[J]，安徽电力职工大学学报.2001（3）：51-53.

Q/CSG114002-2011，中国南方电网有限责任公司企业标准电力设备预防性试验规程[S].