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摘要：本文对一起220 kV 电容式电压互感器（CVT）在运行中的故障进行了说明，结合CVT的基本结构和工作原理，利用CVT电容量数据分析并结合红外测温技术，对故障原因进行了分析和预测。最后通过对问题设备进行解体，证实了预测的准确性，验证了利用停电介损电容量试验和红外热像技术，判断CVT运行状态的有效性。
关键词：电容式电压互感器（CVT）；电容单元；击穿；红外线测温；建议
中图分类号：TM45文献标识码： A
引言
220kV电容式电压互感器因为结构简单，且具备价格优势，在电力系统中广泛使用。受设计、制造、工艺水平、原材料及运行环境等多种因素的限制，电容式电压互感器内部可能出现故障，不仅影响一次电压测量的准确性，甚至可能引起互感器爆炸、起火等恶性事故，所以，及时发现设备异常至关重要。
本文就一起CVT电容单元末屏尾头断开故障的发现、分析及处理过程进行了介绍，并提出了具体的建议。
1 故障简况
2013年1月16日4：20，某变电站监控机报电压越限，值班员检查发现220kV 1A母线母差保护装置显示电压为Ua：63V，Ub：60V，Uc：60V； 220kV公用屏母线电压为Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V；二次侧测量及保护电压均有异常。可初步判断电压回路或CVT本体存在故障，用万用表测量220kV 1A母线PT二次小空开上口电压均为：Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V，排除电压回路故障。初步确定为电容式电压互感器本体故障。
2 故障检查与分析
2.1现场检查及红外测试情况
现场进行检查，外观未见异常。对CVT进行红外线测试，发现A相电容分压器较B、C相同部位高约18K，判断为A相CVT电容分压器内部故障，需立即停电进行处理。红外图谱如图1所示。
图1 故障相A相，温度9.9℃
正常相B相温度为-8.4摄氏度，故障相与正常相温差18.3K，根据DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》相关条款要求，属于紧急缺陷，需停电进行处理。
停电后对该组CVT进行试验，A相上节正接线测试，下节自激法测试，红色高压线接下节上部，Cx线接末屏尾头，试验结果如表1所示：
表1 A相CVT试验数据
C11 C21 C22
电容量
（pF） 本次 20370 27480 0.608
出厂 20340 28972.8 67683
试验仪器 AI6000K电桥
随后进行了绝缘电阻、二次线圈的直流电阻、变比测试，直流电阻和绝缘电阻合格试验数据件表2、3所示：
表2绝缘电阻测试（MΩ）
C11 C2 N对地 X对地 二次间及对地
A 21000 19500 2000 16000 1100
要求值 ≥2500 ≥100 ≥1000 ≥1000
兆欧表 1052兆欧表
表3 二次线圈直阻测试（Ω）
a1x1 a2x2 afxf
A 本次 0.014 0.025 0.098
交接 0.015 0.026 0.099
试验仪器 单臂电桥
变比试验，采用有一次加压10kV，测量二次电压的方法，按照计算，二次电压理论值：a1x1、a2x2为9.1V，afxf应为15.76V；而实际测试电压分别为9.5V、9.5V、16.2V，变比增加。
通过试验可以判断，CVT二次线圈无异常，上节CVT无异常，下节C21电容量偏小及红外图谱可判断，下节上部缺油，发热处的电容部分已经击穿。C22的电容量偏差巨大，常规自激法测试无法测试，红色试验线无法检测到电压输出，说明C21出现了开路。根据试验情况，怀疑内部电容原件发生了开路。
2.2解体检查情况
对该CVT下节进行了解体检查，当下节电容与储油柜分开后，发现N引下线熔断、套管炸裂（如图2）。打开下节电容套管，发现套管内绝缘油已经渗漏，C21上部电容单元有烧焦现象（如图3）。对C21和C22电容单元进行逐个检查发现，C21上部6个电容单元击穿（从最上面一个往下连续6个电容单元），C21从最下往上第19个电容单元击穿，一共7个电容单元击穿（如图3）。
图2 套管炸裂，引下线熔断
图3 C21上部电容单元
2.3故障分析
通过解体检查情况分析，本次设备故障原因为：N端引下线在安装过程中或者在制造过程中，安装不牢或者焊接处有虚接点，长期运行过程中有放电发生，长期能量的集聚导致引下线熔断。引下线熔断后，N端仍能通过与法兰放电接地，长期的放电集聚能量导致套管炸裂。套管炸裂使本来的浇注处和密封垫出现了裂纹，使上部套管内绝缘油有了往下面油箱渗漏的可能。由于上部套管内缺油，套管内电容单元发热击穿。N端引下线连接不牢或者焊接不良是导致故障发生的直接原因。
3 合理化建议
随着运行CVT设备的增加，新设备在新投运过程中，应该加强新设备生产及安装过程的监造及监督工作。现场设备运行过程中，提出以下建议：
（1）CVT在现场安装必须按厂家的相别标识，正确地进行电容分压器和电磁单元的安装。且在安装过程中，要对安装质量进行严格控制。
（2）加装CVT在线检测装置，加强对电压互感器N头引下线电流的监测分析。
（3）日常巡视加强CVT油箱油位的檢查，并建立油位数据库，油位变化时要及时进行停电处理。
（4）加强对容性试品的红外检测，对温差超出规程要求的设备要重点进行监测。
4 结论
CVT既可用作电能计量测量及保护，又可用作载波通信，具有一机多能的用途。因此通过学习CVT内部结构和材质构成，并对其它CVT故障进行分析，可以提高试验数据的分析判断能力，对保证设备状态判断的准确性具有重要意义。
关键词：电容式电压互感器（CVT）；电容单元；击穿；红外线测温；建议
中图分类号：TM45文献标识码： A
引言
220kV电容式电压互感器因为结构简单，且具备价格优势，在电力系统中广泛使用。受设计、制造、工艺水平、原材料及运行环境等多种因素的限制，电容式电压互感器内部可能出现故障，不仅影响一次电压测量的准确性，甚至可能引起互感器爆炸、起火等恶性事故，所以，及时发现设备异常至关重要。
本文就一起CVT电容单元末屏尾头断开故障的发现、分析及处理过程进行了介绍，并提出了具体的建议。
1 故障简况
2013年1月16日4：20，某变电站监控机报电压越限，值班员检查发现220kV 1A母线母差保护装置显示电压为Ua：63V，Ub：60V，Uc：60V； 220kV公用屏母线电压为Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V；二次侧测量及保护电压均有异常。可初步判断电压回路或CVT本体存在故障，用万用表测量220kV 1A母线PT二次小空开上口电压均为：Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V，排除电压回路故障。初步确定为电容式电压互感器本体故障。
2 故障检查与分析
2.1现场检查及红外测试情况
现场进行检查，外观未见异常。对CVT进行红外线测试，发现A相电容分压器较B、C相同部位高约18K，判断为A相CVT电容分压器内部故障，需立即停电进行处理。红外图谱如图1所示。
图1 故障相A相，温度9.9℃
正常相B相温度为-8.4摄氏度，故障相与正常相温差18.3K，根据DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》相关条款要求，属于紧急缺陷，需停电进行处理。
停电后对该组CVT进行试验，A相上节正接线测试，下节自激法测试，红色高压线接下节上部，Cx线接末屏尾头，试验结果如表1所示：
表1 A相CVT试验数据
C11 C21 C22
电容量
（pF） 本次 20370 27480 0.608
出厂 20340 28972.8 67683
试验仪器 AI6000K电桥
随后进行了绝缘电阻、二次线圈的直流电阻、变比测试，直流电阻和绝缘电阻合格试验数据件表2、3所示：
表2绝缘电阻测试（MΩ）
C11 C2 N对地 X对地 二次间及对地
A 21000 19500 2000 16000 1100
要求值 ≥2500 ≥100 ≥1000 ≥1000
兆欧表 1052兆欧表
表3 二次线圈直阻测试（Ω）
a1x1 a2x2 afxf
A 本次 0.014 0.025 0.098
交接 0.015 0.026 0.099
试验仪器 单臂电桥
变比试验，采用有一次加压10kV，测量二次电压的方法，按照计算，二次电压理论值：a1x1、a2x2为9.1V，afxf应为15.76V；而实际测试电压分别为9.5V、9.5V、16.2V，变比增加。
通过试验可以判断，CVT二次线圈无异常，上节CVT无异常，下节C21电容量偏小及红外图谱可判断，下节上部缺油，发热处的电容部分已经击穿。C22的电容量偏差巨大，常规自激法测试无法测试，红色试验线无法检测到电压输出，说明C21出现了开路。根据试验情况，怀疑内部电容原件发生了开路。
2.2解体检查情况
对该CVT下节进行了解体检查，当下节电容与储油柜分开后，发现N引下线熔断、套管炸裂（如图2）。打开下节电容套管，发现套管内绝缘油已经渗漏，C21上部电容单元有烧焦现象（如图3）。对C21和C22电容单元进行逐个检查发现，C21上部6个电容单元击穿（从最上面一个往下连续6个电容单元），C21从最下往上第19个电容单元击穿，一共7个电容单元击穿（如图3）。
图2 套管炸裂，引下线熔断
图3 C21上部电容单元
2.3故障分析
通过解体检查情况分析，本次设备故障原因为：N端引下线在安装过程中或者在制造过程中，安装不牢或者焊接处有虚接点，长期运行过程中有放电发生，长期能量的集聚导致引下线熔断。引下线熔断后，N端仍能通过与法兰放电接地，长期的放电集聚能量导致套管炸裂。套管炸裂使本来的浇注处和密封垫出现了裂纹，使上部套管内绝缘油有了往下面油箱渗漏的可能。由于上部套管内缺油，套管内电容单元发热击穿。N端引下线连接不牢或者焊接不良是导致故障发生的直接原因。
3 合理化建议
随着运行CVT设备的增加，新设备在新投运过程中，应该加强新设备生产及安装过程的监造及监督工作。现场设备运行过程中，提出以下建议：
（1）CVT在现场安装必须按厂家的相别标识，正确地进行电容分压器和电磁单元的安装。且在安装过程中，要对安装质量进行严格控制。
（2）加装CVT在线检测装置，加强对电压互感器N头引下线电流的监测分析。
（3）日常巡视加强CVT油箱油位的檢查，并建立油位数据库，油位变化时要及时进行停电处理。
（4）加强对容性试品的红外检测，对温差超出规程要求的设备要重点进行监测。
4 结论
CVT既可用作电能计量测量及保护，又可用作载波通信，具有一机多能的用途。因此通过学习CVT内部结构和材质构成，并对其它CVT故障进行分析，可以提高试验数据的分析判断能力，对保证设备状态判断的准确性具有重要意义。