幾起電容式電壓互感器故障分析

張春燕

(1.華北電力大學(xué)，北京102206；2.揚(yáng)州供電公司，江蘇揚(yáng)州225009)

電容式電壓互感器與電磁式電壓互感器相比具有絕緣性能好、耐壓水平高、不易與斷路器斷口電容產(chǎn)生諧振、生產(chǎn)成本低、可兼作高頻通信等諸多優(yōu)點(diǎn)，在高壓電網(wǎng)中使用的范圍很廣。揚(yáng)州地區(qū)110kV以上電壓互感器中電容式電壓互感器的使用比例達(dá)到75%。其運(yùn)行可靠性雖相對(duì)較高，但在運(yùn)行中也曾發(fā)生故障，文中對(duì)3起不同類型的電容式電壓互感器故障實(shí)例進(jìn)行分析以供參考。

1 二次電壓異常升高

1.1 故障概況

2010年5 月某變電站110kV正母壓變發(fā)生二次電壓不平衡故障，該壓變?yōu)殡娙菔诫妷夯ジ衅鳎吞?hào)為WVB110-20H。故障時(shí)二次電壓分別為：A相77.8V，B相66.55V，C相66.54V。A相電壓較B，C相增高17%，現(xiàn)場(chǎng)檢查該互感器無滲油及異常響聲，初步分析A相電容單元內(nèi)部故障。

1.2 診斷試驗(yàn)

對(duì)故障設(shè)備隔離后使用自激法進(jìn)行了診斷試驗(yàn)[1]，結(jié)果及上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。故障后C1電容量與介損均增大，電容量與銘牌值相比增大7.2%（規(guī)程要求電容量≤±2%，介損＜0.5%），C2正常。由此分析，C1內(nèi)部有電容屏擊穿導(dǎo)致電容量增大，中間壓變的一次電壓Uc2=U×C1/（C1+C2）也隨之增大，這與現(xiàn)場(chǎng)二次電壓上升的現(xiàn)象是一致的。

表1 電容量及介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.3 解體檢查

對(duì)該電容式電壓互感器解體發(fā)現(xiàn)，電容約1/3電容屏露出油面暴露在空氣中，引起主電容屏內(nèi)部絕緣強(qiáng)度不夠，引發(fā)4～5片電容屏發(fā)熱變形。進(jìn)一步解體發(fā)現(xiàn)電容單元與電磁單元連通的密封圈嚴(yán)重變形導(dǎo)致電容單元絕緣油滲入電磁單元，電磁單元油位上升。

1.4 小結(jié)

該故障是由于密封圈安裝時(shí)主電容單元的絕緣油滲漏至電磁互感器單元所致。設(shè)備巡視時(shí)運(yùn)行人員未對(duì)電磁單元的油位上漲及時(shí)關(guān)注，未能在故障初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2 電磁單元有異常發(fā)熱點(diǎn)

2.1 缺陷概況

2006年紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)某變電站220kVⅡ母壓變B相圖譜異常。該電容式電壓互感器型號(hào)為WVB220-10H，圖譜顯示電磁壓變單元一異常發(fā)熱點(diǎn)達(dá)40℃，較正常高15℃，二次電壓無異常。

2.2 分析判斷

采用圖像特征判斷法結(jié)合同類比較判斷法[2]進(jìn)行綜合分析，發(fā)熱源是一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)電容式電壓互感器電磁單元的結(jié)構(gòu)判斷該位置是阻尼電阻，可能是阻尼電阻螺栓離箱壁太近造成環(huán)流引起發(fā)熱。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查處理

停電后首先對(duì)該壓變進(jìn)行了例行試驗(yàn)，無異常。進(jìn)而對(duì)電磁單元進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)阻尼電阻的螺桿碰觸箱壁，即對(duì)阻尼電阻安裝位置進(jìn)行了調(diào)節(jié)，重新投運(yùn)后測(cè)溫恢復(fù)正常。

2.4 小結(jié)

該缺陷是因?yàn)樯a(chǎn)廠制造工藝不良所致，該類缺陷初期不影響設(shè)備運(yùn)行，運(yùn)行巡視也不易發(fā)現(xiàn)，但若長(zhǎng)此以往會(huì)使絕緣油質(zhì)裂化而導(dǎo)致嚴(yán)重的故障。

3 電磁單元整體發(fā)熱

3.1 缺陷概況

2010年紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)某變電站110kV線路壓變B相圖譜異常。該電容式電壓互感器型號(hào)為WVL110-10H，電磁單元整體發(fā)熱，最高溫度近90℃，判斷為電磁單元故障，立即將設(shè)備停運(yùn)。因?yàn)樵撾妷夯ジ衅鳛閭渥酝稒z無壓專用壓變，電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不上傳，考慮到設(shè)備及檢修人員的安全，未安排現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置調(diào)閱實(shí)時(shí)電壓數(shù)據(jù)。

3.2 解體試驗(yàn)及分析

對(duì)故障互感器進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，因電容式電壓互感器介損試驗(yàn)是從壓變二次側(cè)升壓激磁進(jìn)行，而壓變單元故障致使無法升壓，介損試驗(yàn)無法進(jìn)行，絕緣電阻測(cè)試顯示電容單元C2末端δ點(diǎn)對(duì)地絕緣為0。將電容單元和電磁單元分離，對(duì)電容單元進(jìn)行了電容量及介損試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 電容單元試驗(yàn)數(shù)據(jù)

故障后電容量與介損數(shù)據(jù)與上次例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比無明顯變化，可判斷電容單元未發(fā)生故障[3]。

對(duì)電磁單元進(jìn)行解體分析及試驗(yàn)，電磁單元中絕緣油經(jīng)歷高溫放電后顏色呈墨綠色?？蛰d試驗(yàn)一合閘電流就達(dá)數(shù)安培，無法進(jìn)行。隨后進(jìn)行了中間壓變一二次直流電阻（如表3所示）和絕緣電阻試驗(yàn)，繞組間絕緣電阻大于1000MΩ。

表3 線圈直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，故障后一次繞組電阻值與出廠值的誤差為11.6%（規(guī)程要求≤10%），二次繞組試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，初步分析是一次繞組存在匝間短路。從外觀觀察，電磁單元中的阻尼器及補(bǔ)償電抗器無異常，對(duì)電磁式電壓互感器進(jìn)一步解體檢查，互感器鐵心無異常，一次繞組絕緣損壞，因故障發(fā)展嚴(yán)重?zé)o法準(zhǔn)確判斷故障的初始位置，參與解體的廠方技術(shù)人員分析是因一次繞組的調(diào)壓繞組匝間絕緣損壞繼而向內(nèi)外延伸導(dǎo)致故障進(jìn)一步發(fā)展。

3.3 小結(jié)

這是一起較為嚴(yán)重的設(shè)備故障，推測(cè)分析，該互感器電磁單元一次繞組調(diào)壓繞組部分絕緣薄弱，在運(yùn)行中進(jìn)一步惡化導(dǎo)致一次繞組絕緣故障，該設(shè)備是檢無壓用的線路壓變，電壓檢測(cè)量未上傳，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并停運(yùn)設(shè)備將導(dǎo)致設(shè)備爆炸的惡性故障。

4 結(jié)束語

電容式電壓互感器故障主要分為電容單元故障和電磁單元故障，二次電壓監(jiān)測(cè)和紅外測(cè)溫是發(fā)現(xiàn)電容式電壓互感器故障及早期缺陷的有效手段。建議所有的電容式電壓互感器均應(yīng)具備二次電壓監(jiān)視功能，對(duì)于系統(tǒng)中檢無壓用的電壓互感器，目前無電壓監(jiān)測(cè)信號(hào)上傳，建議增加此信號(hào)。同時(shí)對(duì)電容式電壓互感器應(yīng)加強(qiáng)紅外測(cè)溫工作，其電容單元故障時(shí)溫差較?。ㄍǔ?.5～1 K），測(cè)溫后應(yīng)使用相應(yīng)軟件進(jìn)行精確分析；電磁單元若發(fā)生整體溫升或者局部過熱應(yīng)結(jié)合溫升數(shù)值、故障部位及油試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步檢查分析。采用紅外測(cè)溫與電壓監(jiān)視相結(jié)合的監(jiān)測(cè)手段，能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)各類電容式電壓互感器的缺陷，保證該類設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] Q/GDW168—2008，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] DL/T664—2008，帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].

[3] 何子?xùn)|，付煒平，霍春燕.紅外監(jiān)測(cè)診斷電容式電壓互感器故障分析[J].高電壓技術(shù)，2008（6）：227-229.