電壓互感器故障分析及防范措施探討

摘要：荔城變110kVTEMP-110IU型電容式電壓互感器在運(yùn)行中出現(xiàn)PT二次電壓斷線信號。針對斷線信號無法復(fù)歸情況進(jìn)行全面分析，總結(jié)故障的主要原因，并提出相應(yīng)預(yù)防措施，供技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；故障分析；防范措施

中圖分類號：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0122-02

CVT是由電容分壓器和電磁單元組成的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備，是高壓網(wǎng)供電計量、保護(hù)、指示和同期用的重要設(shè)備，可兼作耦合電容器供電力波通訊線路、高頻保護(hù)和遠(yuǎn)動通道之用，同時在實(shí)際應(yīng)用中又能可靠阻尼磁諧振和具備優(yōu)良的瞬變響應(yīng)特性等。因此，其在110～500kV中性點(diǎn)直接地系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但由于受設(shè)計水平、工藝水平和原材料等多因素的影響，CVT投運(yùn)后故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的電壓互感器和耦合電容器，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

CVT其原理結(jié)構(gòu)如圖l所示：Cl和C2組成電容分壓器，中間變壓器將C上抽出的電壓降為低壓，供測和保護(hù)用。補(bǔ)償電抗器L用以補(bǔ)償電容分壓器的容抗，提高CVT的二次負(fù)載能力，P為保護(hù)問隙，Z用以阻尼CVT內(nèi)部可能產(chǎn)生的鐵磁諧振，BL為保護(hù)用避雷器，在電磁單元發(fā)生鐵磁諧振時，降低變壓器一次側(cè)的電壓。

CVT一般適用于110kV及以上電壓等級變電站。目前，由于受設(shè)計水平、工藝水平、材料質(zhì)量、現(xiàn)場維護(hù)等多種因素的影響，存在的質(zhì)量問題較多，投運(yùn)后故障率與常規(guī)的電壓互感器和藕合電容器的故障率相比居高不下，大大降低電網(wǎng)供電的安全可靠性。全國110kV及以上變壓器類設(shè)備運(yùn)行情況和事故統(tǒng)計分析中明確指出“近年來，電容式電壓互感器在安裝、運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題較多，年平均事故率有所增加，值得關(guān)注”。

本文針對荔城變110kVTEMP-110IU型電容式電壓互感器在運(yùn)行中出現(xiàn)PT二次電壓斷線信號等情況進(jìn)行全面分析，總結(jié)故障的主要原因，并提出相應(yīng)預(yù)防措施。

一、故障情況

2010年7月4日17：00，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)荔城變“110kVⅠ母線PT二次電壓斷線信號無法復(fù)歸”的Ⅰ類缺陷，測量110kVⅠ母線A相PT二次無電壓。

電壓互感器參數(shù)如表1所示，電壓互感器接線圖如圖2所示。

因CVT的過電壓保護(hù)器擊穿燒毀，測得的高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常，底部油箱內(nèi)的油色譜數(shù)據(jù)及微水嚴(yán)重超標(biāo)，故分析認(rèn)為該CVT的中間變壓器繞組匝間短路及絕緣故障的可能性較大，應(yīng)對其進(jìn)行更換處理。

2.設(shè)備解體分析

通過對電壓互感器進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)如下問題：底部油箱注油孔螺栓采用與箱沿緊固螺栓一樣的產(chǎn)品，帽沿寬度不足；注油孔螺栓在未安裝密封圈的情況下無法上緊到底，中間留有較大間隙；注油孔密封圈寬度不足，且采用雙層密封圈，其中一枚已老化龜裂；吊離電容分壓器后的底部電磁單元，油色較清，如圖3所示；電抗器上面有部分黑色的碳化物，如圖4所示；翻開接線板，可以明顯地看出接線板底部的抽頭端子“A”與“H”、抽頭端子“L2”與“P2’”有明顯的擊穿放電現(xiàn)象，相對應(yīng)的部位下方均有黑色碳化物存在。如圖5所示。

另外，檢修人員對電容分壓器和電磁單元中的中間變壓器進(jìn)行相關(guān)高壓試驗(yàn)，數(shù)據(jù)正常。

3.故障原因總結(jié)和防范措施

通過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與解體檢查，確定造成CVT故障的主要原因有：底部油箱注油孔的密封螺栓設(shè)計不合理，其帽沿過小且無法將密封圈上緊，水分由注油孔滲入底部油箱內(nèi)，接線板受潮造成絕緣性能下降而擊穿。

防范措施：對電壓互感器底部油箱注油孔的密封螺栓進(jìn)行改進(jìn)，加大了帽沿的設(shè)計寬度；對CVT的底部油箱注油孔的密封圈進(jìn)行更換，加大了密封圈的厚度以確保密封效果；統(tǒng)計同批次產(chǎn)品的數(shù)量，要求廠家提供改進(jìn)后的注油孔螺栓及密封圈，結(jié)合設(shè)備停電予以更換；加強(qiáng)未整改設(shè)備底部油箱內(nèi)變壓器油的色譜分析；加強(qiáng)新投運(yùn)設(shè)備的交接驗(yàn)收工作。

三、結(jié)束語

本文從電容式電壓互感器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)著手，分析準(zhǔn)確、迅速地處理電容式電壓互感器故障的措施，可以得到以下結(jié)論：電容式電壓互感器以其絕緣、阻尼鐵磁諧振可靠性高、瞬變響應(yīng)特性優(yōu)良，以及能用來進(jìn)行電網(wǎng)諧波監(jiān)測的優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，逐步取代電磁式電壓互感器。電容式電壓互感器在高壓運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障的原因一是廠家設(shè)計和制造工藝不成熟，加工和裝配質(zhì)量粗糙，材料質(zhì)量存在偏差。另一個原因是檢修試驗(yàn)人員維護(hù)不良，以至于危害電力系統(tǒng)的安全和可靠性。因此，運(yùn)行使用部門和制造部門必須高度重視，不斷提高制造的工藝質(zhì)量，重視運(yùn)行維護(hù)管理。選擇性能較好、質(zhì)量可靠的電壓互感器；加強(qiáng)檢修、設(shè)備管理，將故障遏制在萌芽狀態(tài)。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）