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电容式电压互感器二次电压异常原因与
引言
我国社会经济在不断发展,人们的生活水平越来越高,工业企业也在不断发展,因此人们的用电需求也在不断增加.而不断增加的用电需求也对供电质量提出来新的要求,供电的安全性和经济性越来越受到人们的广泛关注.电容式电压互感器(CVT) 是由串联电容器分压,再经电磁式互感器降压和隔离,作为表计、继电保护等的一种电压互感器.电力系统的发展也使得电力的供应质量不断提高,此时电容式电压互感器就发挥出了重要的作用,电容式电压互感器是否安全可靠决定着电力系统的安全可靠性.电容式电压互感器在使用过程中经常会有电容单元击穿,导致电压产生波动影响变压器的使用会给工业企业和居民的个人生活带来巨大不便.以下本文就将对电容式电压互感器分压器电容击穿与二次电压变化进行研究并加以应用,目的是使得电容式电压互感器的工作状态更加稳定可靠,使得人们对电力的运用更加高效便捷,促进社会经济的发展和人们生活的高效便捷.
一、电容式电压互感器结构
电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成.电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成,瓷套内充满保持0.1MPa 正压的绝缘油,并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压,电容分压器可用作耦合电容器连接载波装置.中压变压器由装在密封油箱内的变压器、补偿电抗器、避雷器和阻尼装置组成,油箱顶部的空间充氮.一次绕组分为主绕组和微调绕组,一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器.由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振,因而用阻尼装置抑制谐振,阻尼装置由电阻和电抗器组成,跨接在二次绕组上,正常情况下阻尼装置有很高的阻抗,当铁磁谐振引起过电压,在中压变压器受到影响前,电抗器已经饱和了只剩电阻负载,使振荡能量很快被降低.
二、电容单元击穿个数与电容量变化率及二次电压变化率的关系
2015 年06 月07 日10 时30 分运行监盘发现：监控系统梧州站500kV #2 母线电压显示A 相309.92kV,B 相308.22kV,C 相289.6kV,3U0 32.23kV；发现异常后,运行人员立即对现场端子箱电压进行测量核实,测量结果：500kV #2 母线CVT 二次电压, Ua62.2V； Ub 61.83V； Uc 58.19V ；3U0 6.52V.
停电后,对梧州站500kV#2 母线CVT C 相的故障检测,发现该CVT C14 及C2 电容值较出厂值明显增大,其中C14 及C2 电容值为26.06nF 和112.4nF,较铭牌值25.095nF 和110.2nF 分别增长了3.84% 和1.99%,初步判断梧州站500kV#2 母线CVT C 相电压异常的故障原因为C14 及C2 内部部分电容芯子击穿,C1 及C2 电容均发生变化,最终导致电压发生变化.
此次梧州站500kV #2 母线CVT 缺陷的发现,最开始是由于其二次电压的三相不平衡.那么以CVT 二次电压的波动情况来反推其内部运行的工况是否可行？
1. 电容单元击穿个数与电容量变化率的关系：
1/C等于(1/C0)*N
ΔC%等于(C’/C-1)*100%等于(N/N’-1)*100%
以本次发生缺陷的CVT 为例,每节耦合电容器有N等于80 个电容单元串联而成,每个电容单元的电容量为2.01 uF,有一个电容单元击穿时,其整个电容单元电容量的变化率为k1等于1.27%.此注意值与电容单元的个数呈负相关：当N等于75 时,k1等于1.35%,当N等于85时,k1等于1.19%.预试规程中的注意值是2%.
以本次发生缺陷的CVT 为例,2 电容有N等于19 个电容单元串联而成,每个电容单元的电容量为 2.01uF,有一个电容单元击穿时,其整个电容单元电容量的变化率为k1等于5.50%.
2. 电容单元击穿后二次电压变化率：
U2等于U*k*kT, k等于C1/(C1+C2)等于N2/(N2+N1)
ΔU2%等于(U2’/U2-1)*100%等于(k’/k-1)*100%
以梧州站500kV #2 母线CVT 为例,当C2 有一个电容单元击穿时,二次电压值降低5.3%, 与故障时线路电压监控后台显示的二次电压,A 相为62.2V、B 相为61.83、C 相58.19V,C 相电压较A、B 相电压降低了约6%,基本吻合.当C2 有两个电容单元击穿时,二次电压值会降低10%.C2 的电容单元个数较少,因此,C2 电容单元的击穿会造成二次电压较大的波动.当C1 有一个电容单元击穿时,二次电压值会升高0.31%,击穿10 个电容单元时,二次电压才会升高3.22%.C1 的电容单元个数较多,因此,少量电容单元的击穿对二次电压的影响较小.
通过计算电容单元击穿个数与电容量变化率,以及与二次电压变化率的关系,有助于测试人员对CVT 的绝缘状态做出更加合理判断.上节电容C1 有元件击穿时,分压比会变大,所在设备的一次电压会相应升高.但是,由于上节电容C1 的串联电容单元较多,个别电容单元发生击穿时仅会造成分压比轻微变化,引起二次电压波动的幅度较小.另外,施加在中间变和C2 上的电压也会变大,此种运行情况下容易导致中间变接近铁磁饱和、中间变内部一次引线因距离不够对壳体放电等运行.
三、基于电容式电压互感器二次电压运维建议
综上所述,当CVT 内部个别单元存在击穿故障时,会导致电容分压比变化,从而导致 一次电压监测值发生变化.通过对高压试验数据进行分析,可以对故障情况作出准确判断.针对以后的工作提出以下改进措施.
1. 运行人员加强对该CVT 的巡视力度,对监测电压异常的CVT,应及时分析原因,通过电压的横向、纵向对比及时发现缺陷.
2. 做好CVT 设备一次电压的长期记录,根据一次电压值变化量的大小,来判断设备是否存在内部故障.严格执行对CVT 的预防性试验,对结果进行对比分析,发现明显增长,建议进一步分析及大修处理.找出交接试验与出厂值试验数据为何不同的原因,进行进一步对比.
3. 加装CVT 在线监测装置,当初步判断电压存在异常时,可以在不停电的情况下,通过在线监测装置测量CVT 的电容及介损损耗,然后再作综合判断.
4. 落实好设备试验数据得移交与整理工作,有助于以后对设备进行数据分析；有对该CVT 进行大修或技改的机会可与厂家深入交流,提高产品制造质量.
四、结语
本文浅要分析谈论电容式电压互感器电容单元击穿个数与电容量变化率及二次电压变化率的关系,并提出了自己的一点看法.当电容式电压互感器出现故障时,能通过二次电压监控及时发现,并采取相应的措施对突发事件进行处理,保障变电运行设备的安全性,保证电力系统安全稳定运行.
二次论文范文结:
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