电容式电压互感器电磁单元补偿电抗器改进

电容式电压互感器电磁单元补偿电抗器改进 摘要：随着电容式电压互感器在电力系统的大量应用，电容式电压互感器的安全稳定运行引起广泛重视，针对电容式电压互感器电磁单元故障进行调查分析，并给出相应的技术解决。 关键词：电容式电压互感器；电磁单元；补偿电抗器；气隙；故障 0  引言 在电力系统中使用的电容式电压互感器由于涉及电容器、电磁单元等设计领域，不同生产厂家在生产技术关键环节中能力有差异。由于电容式电压互感器无油化、绝缘性能高、电容均压分布、精确度高等优点，在电力系统母线、线路电压互感器已经广泛应用。但是，电容式电压互感器电磁单元存在诸多问，如补偿电抗器气隙增大等造成电容式电压互感器故障。如果电容式电压互感器电磁单元补偿电抗器气隙增大，系统二次电压失准，电容式电压互感器运行中发出异常声音，必须强迫退出运行，将直接影响到电力系统的安全稳定运行，同时给用户的运行管理、检修维护和故障诊断带来不便，所以必须妥善解决。 1  电容式电压互感器结构简介 电容式电压互感器采用一体式结构，分为电容器和电磁单元两大部分。电容器由耦合电容器和分压电容器两部分组成；电磁单元包括中间变压器、补偿电抗器及保护装置、阻尼器等。电容式电压互感器是由电容器分压，中间变压器将中间电压变为二次电压，补偿电抗器电抗与互感器漏抗之和与等值容抗{1/[ω(C1+C2)]}串联谐振以消除容抗压降随二次负荷变化引起的电压变化，可使电压稳定。其电气原理图见下图所示。 C：总电容          C1：高压电容      C2：中压电容        Tr： 中间变压器        L： 补偿电抗器    F：避雷器（保护装置） BL1：1# 阻尼器        BL2：  2# 阻尼器  BL3：3# 阻尼器  ：接地标识          1a-1n：主二次1# 绕组 2a-2n：主二次2# 绕组  da-dn：剩余电压绕组        δ：电容分压器的低压端  电气原理图 2  电容式电压互感器故障现象 2007年9月23日，山西朔州铺上变的一台220kV母线型电容式电压互感器在运行过程中发出响声延续十几分钟后恢复正常，此后在运行中发现二次输出电压降低。二次回路查找故障查找至互感器输出端子电压降低，排除二次回路故障，立即退出运行。申请母线停电对故障电容式电压互感器进行现场试验。故障发生后电容量和介质损耗因数测量： C上＝0.019740μF，tanδ＝0.00154； C中＝0.029250μF，tanδ＝0.00098；   C下＝0.065210μF，tanδ＝0.02119。 产品交接时电容量和介质损耗因数测量： C上＝0.019770μF，tanδ＝0.00080； C中＝0.029320μF，tanδ＝0.00072；   C下＝0.062610μF，tanδ＝0.00056。 试验后现象分析：现场测量产品的电容量及介质损耗因数是采用自激法进行的，即通过对中间变压器二次绕组加压，相应地一次回路感应出相应电压作为试验电源；该试验方法测量出的C上、C中、C下介质损耗因数将产品的电磁单元部分损耗也一并计入，因而相关方面介质损耗因数的测量存在一定的误差，且易受到相关因素变化的影响，从上述两次试验结果分析也明显存在此现象。交接试验中C上、C中、C下介质损耗因数正常，故障后复测中差异较大，这是因为产品运行一段时间后，相关外绝缘受到环境因素变化的影响及电磁单元故障后电容电流的变化所至，两次试验中C下介质损耗因数差异较大，因为C下同电磁单元中补偿电抗器、中间变压器及补偿绕组组成串联回路，电磁单元故障后电容电流的变化对其影响显著所至。 3  故障原因分析 结合运行故障现象、试验结果进行了综合分析： （1）运行故障现象分析：在运行过程中发出响声延续十几分钟后恢复正常，此后在运行中发现二次输出电压降低。内部响声的来源有：放电声及机械振动声；变压器油色谱试验结果正常说明产品内部不存在放电现象，响声的来源为机械振动声。 （2）试验结果分析：该台产品只有误差一项不合格。造成误差变化的原因有以下几点： ①二次绕组匝数发生变化； ②一次绕组匝数发生变化； ③电容分压器的电容量发生变化； ④和补偿电抗器并联的避雷器被击穿； ⑤补偿电抗器绕组匝数发生变化； ⑥补偿电抗器气隙发生变化。 （3）就以上几个原因进行进一步分析： ①产品的二次绕组匝数是固定的。如果二次绕组匝数发生变化，只可能是匝间短路引起的，产品发生匝间短路的话，就会形成短路匝造成产品空载电流异常，但是从试验结果来看产品空载电流正常，且所有准确级误差皆变化；所以该台产品误差发生变化不是二次绕组匝数误差造成的； ②产品的一次绕组匝数是可调的。如果一次绕组匝数发生变化，可能是接入补偿的调节绕组被短路或一次主绕组发生内部短路；但是拆开产品后检查调节绕组正常，变压器油色谱试验结果及一次主绕组直阻测量均正常；所以该台产品误差发生变化不是一次绕组匝数发生变化造成的； ③电容分压器和耦合电容器内的电容单元被击穿，造成电容器的电容量发生变化，但是从试验结果来看电容器的电容量和介质损耗因数都没有发生明显变化，所以该台产品误差发生变化不是电容器的电容量发生变化造成的； ④如果和补偿电抗器并联的避雷器被击穿，中间变压器低压端不经补偿电抗器直接接地，造成补偿电抗器被短路也会造成误差超差；试验测量避雷器绝缘电阻正常；所以该台产品误差发生变化不是避雷器被击穿造成的； ⑤通过对补偿电抗器电抗值测量发现，补偿电抗器电抗值变小。造成补偿电抗器电抗值变小的原因有补偿电抗器绕组短路及补偿电抗器气隙增大两种；变压器油色谱试验结果及绕组直阻测量均正常说明不存在绕组短路现象，因而补偿电抗器电抗值变小只可能是补偿电抗器气隙增大造成的。 （4）补偿电抗器气隙增大，一般有以下两个原因： ①产品在运输过程中发生了剧烈振动造成补偿电抗器拉紧螺栓上的螺母松动，引起补偿电抗器气隙增大；产品在验收试验时没有发现问题，而是在运行一段时间后出现问题，由此可以判定补偿电抗器气隙增大是在产品运行过程中发生的。 ②电容式电压互感器内部为L、R、C振荡电路，产品在运行过程中某一参数发生变化造成内部谐振的发生，谐振带来的剧烈振动产生噪音并造成补偿电抗器拉紧螺栓上的螺母松动，引起补偿电抗器气隙增大。 由上面的分析可以得出产品运行故障的原因产品在运行过程中某一参数发生变化造成内部谐振的发生，谐振带来的剧烈振动产生噪音并造成补偿电抗器拉紧螺栓上的螺母松动，引起补偿电抗器气隙增大，气隙增大造成补偿电抗器电抗值变小导致二次输出电压降低。 4  改进措施 ①将补偿电抗器两端夹紧压板的材料由铝板改为钢板； ②在补偿电抗器电抗值调谐结束后，将拉紧螺栓两头的丝纹去除以防止紧固螺母松动，防止气隙由于振动发生变化。     通过采取以上措施，从电容式电压互感器的实际运行情况来看，效果相当明显。本电容式电压互感器运行至今两年多时间未发生此类故障。将改进措施反馈生产厂家后，生产厂家对其产品同样做了此改进措施，经咨询未发生该产品同类故障发生。