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摘 要：电容式电压互感器与电磁式电压互感器相比有很多优点，运行维护也较方便，但电容式电压互感器在运行中发生爆炸及其他故障时有发生。如何及时发现异常防止事故发生，对运行人员显得尤为重要，本文以某变电站实际事故为例，分析造成事故的原因，并总结如何监视电容式电压互感器运行，及时通过监视信息情况发现异常，防止事故的发生。
关键词：电容式电压互感器;异常;分析
一、引 言
电容式电压互感器在国外已有四十多年的发展历史，在72.5～800kV电力系统中得到普遍应用。国产电容式电压互感器从1964年诞生以来，也积累了三十余年的制造和运行经验，现已进入成熟期。尤其是近几年，国产电容式电压互感器在准确度及输出容量的提高以及成功地采用速饱和电抗型阻尼器使铁磁谐振阻尼特性和瞬变响应特性明显改善等方面有了突破性进展。
电容式电压互感器由电容分压器和中间电压电磁单元组成，可兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能，同时在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性等;故近几年在电力系统中应用的数量巨大，不仅在变电站线路出口上使用，而且大量应用在母线和变压器出口上代替电磁式电压互感器。
二、电容式电压互感器的工作原理
电容式电压互感器原理接线如图1所示，图中包括了两个大部分组成即电容分压器和电磁装置。
（1）电容分压器包括高压电容C1（或称主电容器）与串联电容器C2（分压电容器），有三个接线端，被测的高电压U1接在第一接线端（一次）与接地端之间，中压接线端与接地端之间为中间电压U2，而电磁式电压互感器感器的一次侧接电压U2。
（2）电磁装置实际上是一台将中压电压降低到所需要的二次电压值的互感器和电抗器L所组成。电抗器的作用是：由于分压电容上的电压会随负荷变化而变化，如果在分压回路串入一个电感以补偿电容的内阻抗，可以使电压稳定。又因为在二次回路中电压较低，电流较大，阻抗电压将影响其标准度，所以电容分压器的输出端不能直接与测量仪表相接，而要经过电磁式电压互感器降压后再接仪表。
（3）保护装置包括两个火花间隙P1与P2用来限制补偿电抗器和电磁式电压互感器与分压器可能出现的高电压，阻尼电阻Rd是用来防止持续的铁磁谐振。
（4）载波耦合装置（结合滤波器）是一种接通载波信号的线路元件。它接到电容式分压器接地端与地之间。其阻抗在工频电压下很小，完全可以忽略，但在载波频率下数值却很可观。不接载波耦合装置时，接地开关J应合上。
图 1 电容式电压互感器原理接线
1-主分压电容（C1）;2-分压电容（C2）;3-电磁式电压互感器（YH）;
4-保护间隙（P1、P2）;5-接地开关（J）
与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器具有以下特点：
（1）除具有互感器的作用外，分压电容还可兼作高频载波通信的耦合电容。
（2）电容式电压互感器的击穿绝缘强度比电磁式高。
（3）误差特性和暂态特性比电磁式互感器差，输出容量较小。
（4）可防止因電压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振，在经济和安全上还有很多优越之处。
三、经验总结
电容式电压互感器是全密封设备，除发生渗漏油、异常声响等，会从外表较明显表象被值班员发现外，其他的异常一般较难直观发现，必须采取一定的技术手段才能尽早发现运行中的异常情况。那么，我们又怎样才能及时发现电容式电压互感器的异常情况呢？从前面的案例分析可以看出：
（1）不仅要加强设备一次巡视质量，还要加强运行监视和管理，才是我们主动发现异常的有效手段。
（2）除了前面分析的一些电压互感器异常发现手段外，其他的异常，如二次连接不良、二次连接松动;分压器低压端子未接地或未接载波线圈、某相互感器的电容单元故障都会造成二次输出电压的波动，因此，定期进行500kV、220kV变电所电容式电压互感器二次相电压和3U0的测试，是监视电容式电压互感器运行状态是否良好的有效手段。建议500kV、220kV的电容式电压互感器二次电压测试每月一次;后台具有报警功能的为每半年一次。
（3）测试要求：
1）三相的电容式电压互感器（如500kV线路、220kV及以下母线或线变组接线方式的线路压变）任意两相电压幅值差绝对值与单相电压值相比，不平衡度应不大于3%。即：“（最大相电压-最小相电压）/最小相电压”的值应≤0.025。如UA=59.0;UB=58.2;UC=59.1，则不平衡度为（59.1-58.2）/58.2=0.0155。
2）单相的电容式电压互感器（如500kV母线、220kV及以下线路）被监视的电容式电压互感器电压UL与母线切换后电压同名相Ua电压差绝对值与单相电压值相比，不平衡度应不大于2%。即：“（同相较大电压-同相较小电压）/同相较小电压”的值应≤0.02。如线路压变A相UA=59.1;母线压变A相UA=59.0，则不平衡度为（59.1-59.0）/59.0=0.0017。
3）开口三角电压3U0应≤1.5V。
另外，还要求运行人员注意：
（1）在巡视电容式电压互感器时，必须保持一定的安全距离;
（2）电容式电压互感器二次回路空气开关跳开，在未明确一次设备是否异常前，不得盲目恢复二次空气开关的运行;
（3）若电容式电压互感器本体有明显异常，如冒油、渗漏油，或与此电容式电压互感器有关的二次回路设备出现烧毁现象，应即汇报调度，紧急停役;
（4）当在线监测手段提示电容式电压互感器可能有异常情况时，应实地测量电容式电压互感器二次电压。对于此点，笔者认为，不宜提倡由人工近距离手工测量确证，即使必须要人工核实，也应考虑在远离电容式电压互感器的相关回路上进行。另，人工测量CVT二次电压时，需采取一定的安全措施，如穿绝缘靴等，以防止因高电压串入二次回路造成人身伤亡。
四、结束语
当电容式电压互感器异常，特别是发生局部电容击穿时，如果不及时发现，继续发展下去，将会因串联电容局部击穿而使电压互感器能承受耐压的总体水平下降，从而又会导致其它电容发生击穿，这样恶性循环的最终结果，将可能发生电容式电压互感器因承受不了工频电压的冲击而爆炸。大多数事故都是由异常逐渐发展而成的，因此我们在运行中除注意电压互感器的外观有无异常外，还应注意二次电压值的变化，同时还要做好设备预试检修工作，若发现及时，采取有效地措施，是可以避免重大事故发生的。
关键词：电容式电压互感器;异常;分析
一、引 言
电容式电压互感器在国外已有四十多年的发展历史，在72.5～800kV电力系统中得到普遍应用。国产电容式电压互感器从1964年诞生以来，也积累了三十余年的制造和运行经验，现已进入成熟期。尤其是近几年，国产电容式电压互感器在准确度及输出容量的提高以及成功地采用速饱和电抗型阻尼器使铁磁谐振阻尼特性和瞬变响应特性明显改善等方面有了突破性进展。
电容式电压互感器由电容分压器和中间电压电磁单元组成，可兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能，同时在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性等;故近几年在电力系统中应用的数量巨大，不仅在变电站线路出口上使用，而且大量应用在母线和变压器出口上代替电磁式电压互感器。
二、电容式电压互感器的工作原理
电容式电压互感器原理接线如图1所示，图中包括了两个大部分组成即电容分压器和电磁装置。
（1）电容分压器包括高压电容C1（或称主电容器）与串联电容器C2（分压电容器），有三个接线端，被测的高电压U1接在第一接线端（一次）与接地端之间，中压接线端与接地端之间为中间电压U2，而电磁式电压互感器感器的一次侧接电压U2。
（2）电磁装置实际上是一台将中压电压降低到所需要的二次电压值的互感器和电抗器L所组成。电抗器的作用是：由于分压电容上的电压会随负荷变化而变化，如果在分压回路串入一个电感以补偿电容的内阻抗，可以使电压稳定。又因为在二次回路中电压较低，电流较大，阻抗电压将影响其标准度，所以电容分压器的输出端不能直接与测量仪表相接，而要经过电磁式电压互感器降压后再接仪表。
（3）保护装置包括两个火花间隙P1与P2用来限制补偿电抗器和电磁式电压互感器与分压器可能出现的高电压，阻尼电阻Rd是用来防止持续的铁磁谐振。
（4）载波耦合装置（结合滤波器）是一种接通载波信号的线路元件。它接到电容式分压器接地端与地之间。其阻抗在工频电压下很小，完全可以忽略，但在载波频率下数值却很可观。不接载波耦合装置时，接地开关J应合上。
图 1 电容式电压互感器原理接线
1-主分压电容（C1）;2-分压电容（C2）;3-电磁式电压互感器（YH）;
4-保护间隙（P1、P2）;5-接地开关（J）
与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器具有以下特点：
（1）除具有互感器的作用外，分压电容还可兼作高频载波通信的耦合电容。
（2）电容式电压互感器的击穿绝缘强度比电磁式高。
（3）误差特性和暂态特性比电磁式互感器差，输出容量较小。
（4）可防止因電压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振，在经济和安全上还有很多优越之处。
三、经验总结
电容式电压互感器是全密封设备，除发生渗漏油、异常声响等，会从外表较明显表象被值班员发现外，其他的异常一般较难直观发现，必须采取一定的技术手段才能尽早发现运行中的异常情况。那么，我们又怎样才能及时发现电容式电压互感器的异常情况呢？从前面的案例分析可以看出：
（1）不仅要加强设备一次巡视质量，还要加强运行监视和管理，才是我们主动发现异常的有效手段。
（2）除了前面分析的一些电压互感器异常发现手段外，其他的异常，如二次连接不良、二次连接松动;分压器低压端子未接地或未接载波线圈、某相互感器的电容单元故障都会造成二次输出电压的波动，因此，定期进行500kV、220kV变电所电容式电压互感器二次相电压和3U0的测试，是监视电容式电压互感器运行状态是否良好的有效手段。建议500kV、220kV的电容式电压互感器二次电压测试每月一次;后台具有报警功能的为每半年一次。
（3）测试要求：
1）三相的电容式电压互感器（如500kV线路、220kV及以下母线或线变组接线方式的线路压变）任意两相电压幅值差绝对值与单相电压值相比，不平衡度应不大于3%。即：“（最大相电压-最小相电压）/最小相电压”的值应≤0.025。如UA=59.0;UB=58.2;UC=59.1，则不平衡度为（59.1-58.2）/58.2=0.0155。
2）单相的电容式电压互感器（如500kV母线、220kV及以下线路）被监视的电容式电压互感器电压UL与母线切换后电压同名相Ua电压差绝对值与单相电压值相比，不平衡度应不大于2%。即：“（同相较大电压-同相较小电压）/同相较小电压”的值应≤0.02。如线路压变A相UA=59.1;母线压变A相UA=59.0，则不平衡度为（59.1-59.0）/59.0=0.0017。
3）开口三角电压3U0应≤1.5V。
另外，还要求运行人员注意：
（1）在巡视电容式电压互感器时，必须保持一定的安全距离;
（2）电容式电压互感器二次回路空气开关跳开，在未明确一次设备是否异常前，不得盲目恢复二次空气开关的运行;
（3）若电容式电压互感器本体有明显异常，如冒油、渗漏油，或与此电容式电压互感器有关的二次回路设备出现烧毁现象，应即汇报调度，紧急停役;
（4）当在线监测手段提示电容式电压互感器可能有异常情况时，应实地测量电容式电压互感器二次电压。对于此点，笔者认为，不宜提倡由人工近距离手工测量确证，即使必须要人工核实，也应考虑在远离电容式电压互感器的相关回路上进行。另，人工测量CVT二次电压时，需采取一定的安全措施，如穿绝缘靴等，以防止因高电压串入二次回路造成人身伤亡。
四、结束语
当电容式电压互感器异常，特别是发生局部电容击穿时，如果不及时发现，继续发展下去，将会因串联电容局部击穿而使电压互感器能承受耐压的总体水平下降，从而又会导致其它电容发生击穿，这样恶性循环的最终结果，将可能发生电容式电压互感器因承受不了工频电压的冲击而爆炸。大多数事故都是由异常逐渐发展而成的，因此我们在运行中除注意电压互感器的外观有无异常外，还应注意二次电压值的变化，同时还要做好设备预试检修工作，若发现及时，采取有效地措施，是可以避免重大事故发生的。