一起電容式電壓互感器缺陷分析

國網(wǎng)保定供電公司 楊 彬 劉 山 王立兵 劉 濤 齊紅斌 趙京生

一起電容式電壓互感器缺陷分析

國網(wǎng)保定供電公司 楊 彬 劉 山 王立兵 劉 濤 齊紅斌 趙京生

本文對(duì)一起電容式電壓互感器缺陷進(jìn)行了分析。結(jié)合設(shè)備歷年停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析該電容式電壓互感器缺陷形成的原因，對(duì)缺陷設(shè)備進(jìn)行了解體檢查。最后提出了幾點(diǎn)建議措施，為試驗(yàn)人員提供此類缺陷判斷的參考依據(jù)。

電容式電壓互感器；缺陷；電容量；措施

引言

電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformers，簡稱CVT）作為一種電壓變換裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)，主要用作供電側(cè)量儀表、繼電保護(hù)裝置或者控制裝置的電壓信號(hào)取樣設(shè)備，它接于高壓設(shè)備與地之間，將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換成二次電壓[1-3]。電容式電壓互感器由電容分壓器、電磁單元（包括中間變壓器和電抗器）和接線端子盒組成，110kV電容式電壓互感器如圖1所示。

圖1 電容式電壓互感器外觀圖及原理接線圖

通過電氣試驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容式電壓互感器的絕緣缺陷，對(duì)于確保電網(wǎng)和設(shè)備安全意義重大。尤其介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量的測量，是電容式電壓互感器絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中的重要項(xiàng)目之一[4]，它是一項(xiàng)靈敏度很高的試驗(yàn)項(xiàng)目，能有效地檢查設(shè)備絕緣受潮、油脂劣化以及嚴(yán)重的局部缺陷等[5]。

1 缺陷情況

2013年07月13日，天氣晴，濕度65%，溫度30℃。我班組在110kV某變電站停電例行試驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，110kV5號(hào)母線B相電容式電壓互感器上節(jié)C1電容量嚴(yán)重超標(biāo)，初步判斷該相電容式電壓互感器存在缺陷。

設(shè)備信息：

型號(hào)： TYD110/√3-0.02H 額定電壓： 110/√3絕緣介質(zhì)： 油浸式 額定變比： 110/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1產(chǎn)品代號(hào)： GB/T4703 出廠編號(hào)： 05-2518出廠日期： 2005年8月 投運(yùn)日期： 2005年12月11日

2 檢查試驗(yàn)情況

110kV5號(hào)母線電容式電壓互感器歷次停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下所示：

試驗(yàn)日期 2 0 0 5 . 1 0 . 2 9（交接）2 0 0 8 . 3 . 2 0（例行）2 0 1 3 . 7 . 1 3（例行）A C 1 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 6 8 0 . 0 0 0 4 9 0 . 0 0 0 8 2電容量（p F） 2 9 7 2 0 2 9 5 8 0 2 9 6 4 0 C 2 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 7 8 0 . 0 0 0 4 7 0 . 0 0 0 8 4電容量（p F） 6 4 9 2 0 6 4 6 3 0 6 4 7 2 0 B C 1 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 6 1 0 . 0 0 0 4 1 0 . 0 0 0 6 6電容量（p F） 2 9 6 5 0 2 9 5 5 0 3 1 2 5 0 C 2 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 7 4 0 . 0 0 0 4 4 0 . 0 0 0 6 6電容量（p F） 6 4 1 3 0 6 3 9 4 0 6 4 0 6 0 C C 1 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 6 8 0 . 0 0 0 4 5 0 . 0 0 0 0 7 3電容量（p F） 2 9 6 4 0 2 9 5 1 0 2 9 6 5 0 C 2 介質(zhì)損耗因數(shù) 0 . 0 0 0 8 0 . 0 0 0 4 9 0 . 0 0 0 5 8電容量（p F） 6 3 9 2 0 6 3 6 3 0 6 3 9 0 0

3 缺陷原因分析

根據(jù)以上停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：根據(jù)《河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定[6]，10kV下的tanδ值不大于0.002，每節(jié)電容量初值差不超過±2%（警示值）（狀態(tài)量達(dá)到該數(shù)值時(shí)，設(shè)備已經(jīng)存在缺陷并有可能發(fā)展為故障）。對(duì)比B相電容式電壓互感器的上節(jié)C1三年的介損及電容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，2008年例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)與2005年交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)無明顯變化，但2013年C1電容量增長到了31250pF，相比2008年數(shù)據(jù)增長5.75%，超出了規(guī)程規(guī)定的2%，說明該設(shè)備已經(jīng)存在缺陷，并很有可能發(fā)展為故障。

電容式電壓互感器分壓電容器電容量增加的原因一般有：內(nèi)部受潮、部分電容被擊穿或者通過其它方式短路等。由于試驗(yàn)結(jié)果顯示，該電容式電壓互感器的C1電容介損值正常，可能內(nèi)部存在部分電容被擊穿或者通過其他方式被短路的缺陷。一旦發(fā)生此類缺陷后，剩余的完好電容層將承受比正常運(yùn)行時(shí)更高的工作電壓，易造成惡性連鎖反應(yīng)，從而加速整支電容器的擊穿損壞。

該電容式電壓互感器投運(yùn)至今運(yùn)行不足8年，根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，初步懷疑該電容式電壓互感器由于電容單元制作工藝不良，存在局部絕緣薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致在運(yùn)行過程中C1部分電容層被擊穿短路。由于電容單元電容層是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，當(dāng)部分電容被短路后，整體電容量呈現(xiàn)增大趨勢，從而導(dǎo)致停電試驗(yàn)測得的電容量呈現(xiàn)明顯增長。

4 解體檢查

圖2 110kV5號(hào)母線B相電容式電壓互感器電容單元

圖3 電容單元C1第22餅 圖4 電容單元C1燒蝕痕跡（外觀） 第22餅燒蝕孔洞

圖5 電容單元C1第25餅 圖6 展開狀態(tài)（左為電容單元燒蝕痕跡（外觀） C1第25餅，右為第22餅）

為了進(jìn)一步探究該電容式電壓互感器的具體缺陷原因，2013年8月2日，檢修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行了解體檢查。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：該設(shè)備電容單元C1由80個(gè)電容餅串聯(lián)組成，下節(jié)電容C2由37個(gè)電容餅串聯(lián)組成，如圖2所示，額定電壓下每個(gè)電容餅平均分壓0.543kV。第25個(gè)電容餅均有明顯的擊穿痕跡，其余部分正常，驗(yàn)證了前面試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論。進(jìn)一步剝開電容餅，可見電容單元C1第22餅擊穿了7層電容屏，而第25餅擊穿了10層電容屏，擊穿處有明顯的燒蝕孔洞，孔洞四周有大量碳化物質(zhì)（即絕緣紙、絕緣油高溫下發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)物），具體情況如圖3、4、5、6所示。

根據(jù)現(xiàn)場解體情況分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了前文結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的判斷，確定該電容式電壓互感器由于C1電容制作工藝不良，存在局部絕緣薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致運(yùn)行中部分電容層被擊穿短路，從而造成電容量明顯增長。

5 建議措施

針對(duì)本次設(shè)備缺陷，為了及早發(fā)現(xiàn)類似缺陷，建議做好以下幾點(diǎn)措施：1)對(duì)于電容式電壓互感器停電例行試驗(yàn)，試驗(yàn)人員應(yīng)密切關(guān)注其電容量的變化，防止設(shè)備缺陷發(fā)展成電網(wǎng)事故。2)在今后的工作中對(duì)電容量異常的電容式電壓互感器信息進(jìn)行匯總分析，以檢查是否存在由工藝或者材質(zhì)等原因而導(dǎo)致的家族性缺陷。

6 結(jié)語

通過對(duì)停電例行檢修試驗(yàn)現(xiàn)場一起電容式電壓互感器缺陷的分析，電氣試驗(yàn)專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)重視停電例行試驗(yàn)中電容式電壓互感器電容量的變化，對(duì)于發(fā)生過此類缺陷的設(shè)備信息進(jìn)行匯總分析，防止設(shè)備缺陷發(fā)展成為電網(wǎng)事故，從而保證供電可靠性。

[1]張全元．變電運(yùn)行一次設(shè)備現(xiàn)場培訓(xùn)教材[M]．北京:中國電力出版社,2009:165．

[2]陳天翔,王寅仲,海世杰．電氣試驗(yàn)[M]．北京:中國電力出版社,2009:26,41．

[3]國家電網(wǎng)公司人力資源部．電氣試驗(yàn)[M]．北京:中國電力出版社,2010:251．

[4]李建民,朱康．高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M]．北京:中國電力出版社,2001:181．

[5]楊彬,郭會(huì)永,齊征,等．電容式電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)的測量與分析[J]．電子世界,2014(4):117-118．

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

通過解體檢查發(fā)現(xiàn)，電容單元C1由上至下第22個(gè)、

楊彬（1984—），男，河北固安人，工程師，電氣試驗(yàn)工，主要從事高壓電氣設(shè)備的檢修試驗(yàn)類工作。