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3、西太原 030012)摘要 本文就35kV电容式电压互感器（CVT）故障原因进行了详细分析，并针对此类型电容式电压互感器的结构及内部元件存在的问题结合系统运行情况提出相应的改进措施。Abstract The thesis analyses the reason of the 35kV CVT s fault .Also the solution of the apparatus problem is discussed .关键词 CVT 过电压 中性点不接地系统 饱和Kye words CVT (capacitor voltage transformer) overvolatage non n
4、eutral earthing system saturation 0 前言35kV电压互感器多用电磁式电压互感器，缺点是容易造成合空母线时的系统谐振以及电压互感器铁芯饱和过电压。随着电力技术的发展，出现了35kV电容式电压互感器，该型式互感器的使用减少了系统谐振过电压的机率，避免了一次或二次附加装消谐装置的工作。但同时也出现了诸如自身谐振以及一次熔断器配合困难的其他问题，1 故障经过2002年6月该型式的电容式电压互感器投运后，不到半个月就发生A相烧损事故，更换后，A相、B相又相继烧损。根据当时的运行记录和气侯条件，曾有雷电活动，在此期间，伴随有严重的两相电压升高和一相电压降低的情况，两相电
5、压由20.21kV升到40kV，另一相降至3kV。故障后对该设备进行了高压试验，介损和绝缘电阻未发现问题，空载试验发现一次绕组存在匝间短路，二次注入电流数据如下：型式：TYD35/-0.02mF型号：OWF35/-0.02DHC1：0.060895mF C2：0.0312mF空载试验I(A)U(V)a1x1155a2x2155afxf151.5色谱数据H2COCH4CO2C2H4C2H2总烃35.369.77.1842.616.23.426.7分析认为，该设备存在中等热故障。该设备的电路原理图如下所示。继续拆解，发现Z中的阻尼电阻烧断，与补偿电抗器并联的避雷器已击穿。内部PT的一次绕组内侧所有
6、绝缘材料全部烧焦炭化。绕组本身的漆包线的漆膜被烤掉，但绕组本身未发现变形、熔断、及局部过热现象。整个线包在解体过程中排列仍然整齐。属热击穿。说明一次绕组中存在短时大电流。由于油箱体积小，散热不良，导致发热严重，温度急剧升高，将绝缘烧损。避雷器击穿说明该设备长期受过电压作用而导致击穿。阻尼电阻Z的电阻被绕断，说明该阻尼回路长时间在1/3次谐波下发生谐振（1/3次工频谐振频率是厂家设计值，目的是防止该PT饱和时出现的过电压），阻尼电阻频繁导通烧损。我国35kV系统是中性点不接地系统。在不投入消弧线圈的运行方式下，易发生由于单相接地造成的系统过电压，尤其是弧光接地过电压。这样就会出现两相电压升高、一
7、相电压降低的现象。这种过电压的幅值最高在2个周波内达到3.5倍额定电压。严重超过设计值（该产品的工频耐压出厂试验值为1.9倍额定电压）。而且内部PT采用速饱和特性铁芯，在此电压作用下出现饱和，产生1/3次谐波，导致自身谐振。阻尼电阻起作用以消谐。但频繁的接地（雷雨季节易由于刮风、雷击等造成接地）会使阻尼电阻长期消谐而最终发热烧断（该阻尼电阻阻值9欧，功率50瓦）。失去阻尼后，再出现过电压，避雷器就会动作，并很快击穿而失效。此时一次电流迅速增大，而且幅值很高。产生大量热量。累积效应使绝缘材料的温度不断增加，最终热击穿。2 对策通过对该设备解体和事故分析，认为该产品的设计存在以下缺陷：2.1 C1
8、、C2两个电容器的分压比不合理。该产品使用的内部PT是定型产品，与110kV电容式电压互感器中的内部PT相同，变比为13kV/100V，110kV的C1分压大，C2分压小。而35kV正相反，C1分压小，C2分压大。110kV系统属中性点直接接地系统。单相接地后作用于掉闸，35kV系统是中性点不接地系统。单相接地后，仍能运行2小时。而且易出现弧光接地过电压使内部PT的电压随之升高。2.2 该产品内部PT的速饱和特性易在电压升高时磁路饱和，出现分次谐波和大电流。2.3 阻尼电阻功率较小，相当于一个灯泡，这相的阻尼效果只能起短时间起作用。长期阻尼会发热烧坏。3 采取措施：3.1 改变C1、C2的分压
9、比，降低内部PT的一次额定电压。3.2 改善内部PT空载特性，降低磁密至0.6T以下。3.3 增大阻尼电阻功率。现场可采取临时措施在二次串入阻尼电阻，以增强阻尼效果。同时跟踪油色谱。发现异常及时采取措施处理。3.4 在设计、选型和招标中，对于35kV电容式电压互感器的使用要采取谨慎态度，综合考虑各种因素。电力工程电气设计手册规定：“接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。”并未要求35kV系统使用电容式电压互感器。同时对电容式电压互感器的铁磁谐振特性和防谐措施也有要求：“在一次电压或二次电流剧变时，将产生暂态过程和非工频
10、铁磁谐振，因此要求制造厂家应采取抑制措施（例如装设谐振式阻尼器）保证铁磁谐振特性满足下列要求：在1.2倍额定电压且负载为零时,电压互感器二次侧短路后，又突然消失短路，其二次电压峰值应在额定频率10个周波时间内恢复则与正常值相差不大于10%的数值，而在1.5倍额定电压，且在相同的短路条件下其二次电压回路铁磁谐振持续时间不应超过2s。”参考文献：1、水利电力部西北电力设计院 电力工程电气设计手册（电气一次部分）中国电力出版社2、武汉水利电力学院 过电压及保护水利电力出版社作者简介：余鹏 1972年4月出生，硕士，工程师，从事绝缘监督工作。联系电话：0351-4016490，张海荣 1970年12月
11、出生，硕士，讲师，从事电力系统教学工作。 蚂袄膈蒇蒅螀芇膆蚀蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃莅蕿肁节蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蚁羆肁莃蒄袂肀蒅虿螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂芈薅螇膁蒀螁螃膀薃蚃肂膀节蒆羈腿莄蚂袄膈蒇蒅螀芇膆蚀蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃莅蕿肁节蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蚁羆肁莃蒄袂肀蒅虿螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂芈薅螇膁蒀螁螃膀薃蚃肂膀节蒆羈腿莄蚂袄膈蒇蒅螀芇膆蚀蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃莅蕿肁节蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蚁羆肁莃蒄袂肀蒅虿螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂芈薅螇膁蒀螁螃膀薃蚃肂膀节蒆羈腿莄蚂袄膈蒇蒅螀芇膆蚀蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃莅蕿肁节蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蚁羆肁莃蒄袂肀蒅虿螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂芈薅螇膁
35kV电容式电压互感器故障分析及对策
