CVT在线监测技术在变电站故障诊断中的应用实例

CVT在线监测技术在变电站故障诊断中的应用实例晏玲1，曹津平2（1．富阳市供电局，浙江富阳311400；2．北京四方继保自动化股份有限公司，北京100085）摘要：本文主要描述了电容式电压互感器（CVT）在线监测技术方案。通过对一例安装接线错误造成的110kVCVT异常现象分析，验证了CVT在线监测程序的有效性，并提出了一些改进措施。关键词：电容式电压互感器（CVT）；在线监测ApplicationofCVTon-linemonitoringtechnologyforsubstationfailurediagnosisYANLing1,CAOJinPing2(1.HangzhouFuyangMunicipalPowerSupplyBureau,Fuyang311400,China;2.BeijingSifangAutomationCO.,LTD.,Beijing100085,ChinaAbstract：ThisarticlemainlydescribedasolutionofCVTon-linemonitoringtechnology.ThroughabnormalphenomenonanalysisofCVTfailureresultedbyfalseconnectioninthesubstation,thevalidityofthesolutionhasbeentested.Finallyseveralinnovativeapproacheshavebeenputforward.Keywords：Capacitorvoltagetransformer(CVT)；On-linemonitoringtechnology0引言电容式电压互感器（CapacitorVoltageTransformers，简称CVT）是由电容分压器和电磁单元组成的具有独特结构的电气设备。由于它兼顾了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，因此近几年在电力系统中得到广泛应用。由于CVT是全密封设备，除发生渗漏油、异常声响等较易发现，其他故障一般不易直观发现，必须采取一定的技术手段才能发现运行中可能会出现的异常情况。根据运行经验，CVT内部故障前，其二次输出电压（包括3U0）一般都会发生较大变化。根据这一特点，在变电站监控系统中加装CVT在线监测程序，实现CVT二次电压异常变化的监测报警，有利于及时发现和处置CVT的异常情况，防止恶性事故的发生。本文通过对一例安装接线错误造成的110kVCVT异常现象分析，验证了CVT在线监测程序的有效性，提出了一些改进措施。1方案CVT在线监测程序安装于监控系统后台中，利用母线测控装置采集的线路及母线电压值，上送至后台，在后台进行逻辑分析、判断，输出告警信息。1）线路或母线CVT开口三角电压3U0幅值越限告警；对于三相接线方式的CVT，当同时满足以下三个条件时，报3U0幅值越限告警：●被监视的CVT有压；●3U0大于设定3U0幅值越限整定值；●持续时间大于延时时间。2）CVT电压不平衡告警●被监视的CVT有压；●任意两相电压幅值差绝对值与其中一相电压幅值相比，大于不平衡度定值；●持续时间大于延迟时间。3）幅值越限告警●被监视的CVT有压；●电压超过设定的限值上限值一般取模拟量越限定值的高限定值；下限值一般取模拟量越限定值的低限定值；●持续时间大于延迟时间。4）CVT监视合并告警满足任意下一条件，报CVT异常总告警。条件1：三相CVT3U0越限告警或条件2-1：三相CVT不平衡告警或条件2-2：单相CVT异常告警（同名相比较）或条件3：电压幅值越限告警2故障实例及其分析2008年6月5日，某变电所二期工程完工，进行变电所投运。在对110kV线路一恢复送电操作后,监控系统报“CVT异常总告警信号”（CVT在线监测程序为二期工程新增），发现该线路压变二次3U0开口三角电压升高设备参数：线路一线路压变型号：TYD-110/√3－0.02H，西安西电电力电容器公司制造，出厂日期：2006年2月图12008年6月线路一压变3U0历史曲线3.1过程1、正常运行方式下电压测量情况：线路一线电压、相电压幅值、相位相角正常，开口三角电压约20V，谐波及波形测量如下图2所示：发现电压总畸变率达3.6%，主要为3次、5次、7次，其中3次谐波分量达到3.4V。图2线路一压变线电压谐波分析曲线2、测量#1主变10kVI段母线电压谐波分量如图3，电压畸变率达3.6%,主要为5次谐波分量，达到5.1V。图3#1主变10kV母线电压谐波分析曲线3、检查线路一压变二次接线情况发现，发现d1，d2连接端子多接出一条接地线，如图4（红线内）。4、拆除该接地线后，恢复运行后全部正常。图4线路一压变二次接线盒接线图3.2分析1、由于CVT结构中既包含有电容元件，又包含有电感元件，在电力系统发生扰动时，由于电冲击的作用可能产生铁磁谐振现象，虚假的信号将传给二次仪表和继电保护装置，同时产生的过电压对设备的绝缘造成不利的影响，因此必须加装阻尼装置来消除铁磁谐振。阻尼器应能迅速消除谐振，并且CVT瞬变响应特性良好。2、如图5电容式电压互感器原理图所示，d1、d2端子为阻尼器D的连接端子，使用中必须可靠连接，不允许松动。正常运行时不应接地。若安装时误当作N端接地后造成阻尼器D的电阻短路接地，阻尼器D不起作用。因此当CVT运行时只要有外部激发条件（如合闸操作、二次短路又消除短路等）就可能触发铁磁谐振，造成3U0电压升高，并持续一段时间才消失。图5电容式电压互感器原理图3、#1主变10kV负荷含有一定高次谐波（图3），在CVT阻尼器不起作用情况下会反映到CVT二次侧，并产生3次谐波放大。而3次谐波分量在开口三角接线回路中电压又放大3倍，如图2所示，3次谐波电压达到3.4V，开口三角电压可达到20V。4、拆除d1、d2连接的接地线即恢复正常，因此可以确定线路一CVT开口三角电压过高是由于CVT安装接线错误即阻尼器退出运行造成的。3结论装设CVT在线监测程序，监测二次电压的变化对及时发现CVT的早期故障非常有效。事后追查，该线路一CVT曾于2007年4月份发生过一起开口三角电压越限，但当时未安装CVT在线监测程序，且开口三角电压越限只持续几个小时后自动恢复正常，故未引起足够重视。幸亏CVT在线监测程序报警、及时发现故障隐患，才避免了一次设备爆炸事故。鉴于以上情况，建议今后应从以下几个方面采取有效措施：（1）应逐步实现变电站CVT二次电压在线监测功能，并实现告警功能。可在综合自动化变电所监控系统中装设CVT在线监测程序，在常规变电所装设CVT电压监测装置。（2）利用当地监控系统实现CVT在线监测时应充分发挥综自系统的功能，将各CVT电压值在历史数据库记录，形成电压曲线图，再进行纵向（与原始或上次数值进行比较，发现变化率）、横向（与相邻运行设备的变化率进行对照）的比较，排除系统运行参数有变动因素，及时发现CVT内部发生故障的有效信息。（3）对3U0的数值发生变化则要高度重视。3U0的突然升高，一般而言，CVT发生异常的可能性较大。对于在正常情况下3U0的数值较高的变电站，应该查明原因，以确定是CVT本体问题，还是二次回路的问题。参考文献：[1]国家电网生技[2005]172号《输变电设备运行规范》中《110(66)～500kV互感器运行规范》[2]李寅忠，等.电容式电压互感器的日常运行监视分析电力设备2007，8（8）：59-61———————————————收稿日期：作者简介：晏玲（1975-），女，硕士，工程师，从事电力系统继电保护、