220 kV電容式電壓互感器過熱故障原因分析

王 冰，李學(xué)斌，康激揚(yáng)，羅 斌，隋東硼

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧 沈陽 110006；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

故障分析

220 kV電容式電壓互感器過熱故障原因分析

王 冰1，李學(xué)斌2，康激揚(yáng)2，羅 斌2，隋東硼2

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧 沈陽 110006；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

利用紅外熱像檢測(cè)和絕緣油色譜分析，對(duì)一起220 kV電容式電壓互感器過熱故障進(jìn)行了診斷和分析，通過解體檢查找出了故障原因，并驗(yàn)證了該方法合理有效。

電壓互感器；故障；紅外檢測(cè)；絕緣油色譜；解體

電容式電壓互感器由電容分壓器和中間電壓電磁單元組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、耐絕緣沖擊強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于66 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)［1－4］。在運(yùn)電壓互感器由于裝配工藝粗糙等原因，長期運(yùn)行后將出現(xiàn)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的故障［3－8］。因此，在電力設(shè)備狀態(tài)檢修［9］過程中，利用紅外熱成像檢測(cè)等手段［10－11］，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷電壓互感器潛伏性缺陷及故障，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

1 電壓互感器過熱故障現(xiàn)象

運(yùn)行檢修人員對(duì)某變電站進(jìn)行紅外熱像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該變電站一組220 kV電壓互感器A相下節(jié)套管內(nèi)部存在異常發(fā)熱。其正常部位溫度為10.5℃，發(fā)熱部位溫度為14.9℃，溫差4.4℃，如圖1（a）所示。根據(jù)文獻(xiàn)［12］規(guī)定，此類電壓致熱性設(shè)備存在2～3℃溫差時(shí)即存在危急缺陷，有危及設(shè)備安全運(yùn)行的可能。為防止外界其他因素干擾造成誤判斷，運(yùn)行檢修人員于次日連續(xù)2天對(duì)其進(jìn)行紅外熱像檢測(cè)。次日檢測(cè)結(jié)果顯示該電壓互感器正常部位溫度為6.2℃，發(fā)熱部位溫度為12.6℃，溫差6.4℃，如圖1（b）所示。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)電壓互感器內(nèi)部存在嚴(yán)重過熱缺陷。

2 試驗(yàn)檢查

2.1 故障電壓互感器參數(shù)

故障電壓互感器參數(shù)如表1所示。

表1 故障電壓互感器參數(shù)

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

故障發(fā)生后，立即對(duì)該電壓互感器進(jìn)行停電更換，并對(duì)比交接試驗(yàn)報(bào)告對(duì)該電壓互感器進(jìn)行試驗(yàn)分析。投運(yùn)前交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，電壓互感器故障后試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

圖1 電壓互感器紅外熱像圖譜（a）——第1次檢測(cè)結(jié)果；（b）——第2次檢測(cè)結(jié)果

表2 電壓互感器A相交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 電壓互感器故障后試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表3可見，該電壓互感器下節(jié)電容C1電容量為14 070 pF，較初始值12 724.2 pF明顯增大，誤差達(dá)10.6%，遠(yuǎn)超過電容量誤差值不超過2%的標(biāo)準(zhǔn)。介損從初始值的0.063%增至0.249%，雖未達(dá)到0.25%的注意值，但增長速度較快。

為進(jìn)一步分析電壓互感器故障原因，對(duì)互感器油進(jìn)行絕緣油色譜試驗(yàn)和性能試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4、表5所示。

表4 絕緣油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)μL／L

表5 絕緣油性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表4可見，故障電壓互感器油中CO、CO2、H2含量較多，其原因是由于局部溫升，固體絕緣材料和絕緣油分解所致。油中溶解的少量C2H2可能是由于電容單元擊穿高能局部放電產(chǎn)生。由表5可見，絕緣油介質(zhì)損耗因數(shù)超標(biāo)。為線路運(yùn)行的安全，決定對(duì)該相電壓互感器進(jìn)行解體檢查分析。

3 解體檢查

經(jīng)商討，設(shè)備運(yùn)行單位和設(shè)備廠家對(duì)該電壓互感器進(jìn)行了解體檢查，主要檢查設(shè)備外觀、耦合電容、電磁單元、二次繞組及接線端子。在做好相關(guān)安全防護(hù)準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)電壓互感器外觀無破損，但存在滲漏油痕跡。對(duì)上、下兩節(jié)耦合電容單元進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，如圖2所示。

圖2 耦合電容中壓套管外觀

上節(jié)電容單元檢查完好，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。當(dāng)把下節(jié)瓷柱與油箱蓋板分離時(shí)，發(fā)現(xiàn)下節(jié)瓷套內(nèi)的絕緣油通過中壓套管與密封膠圈間隙不斷滲漏，浸入油箱的中壓電容套管部分與法蘭盤平面并不垂直，向一側(cè)彎曲，用手輕搖，中壓電容套管左右擺動(dòng)，與浸入下節(jié)瓷套部分有斷裂現(xiàn)象。

隨后打開油箱對(duì)電磁單元進(jìn)行檢查，依次檢查補(bǔ)償電抗器、互感器和各接線端子，油箱內(nèi)電磁單元情況如圖3所示。油箱內(nèi)絕緣油飽滿，較為清澈，各部件、各接線端子完好，無燒傷痕跡。對(duì)二次繞組及接線端子檢查情況如圖4所示，其接線端子完好，無變色、燒傷及滲漏油痕跡。

圖3 油箱內(nèi)電磁單元情況

圖4 二次繞組及接線端子情況

4 故障原因分析

4.1 局部過熱

檢查發(fā)現(xiàn)中壓套管浸入油箱部分采用的橡膠密封墊用4個(gè)固定螺絲實(shí)現(xiàn)與下節(jié)電容部分隔絕，且橡膠密封墊無專用固定凹槽。若4個(gè)螺絲緊固不均，易造成密封墊移位，與中壓套管接觸不緊密，將破壞密封效果，導(dǎo)致下節(jié)瓷套內(nèi)的絕緣油滲入電磁單元油箱中。電磁單元內(nèi)油位上升，下節(jié)分壓電容器上部缺油，部分缺油單元電容暴露在空氣中，造成表面閃絡(luò)，內(nèi)部發(fā)熱，絕緣擊穿，電容量增大。

4.2 中壓套管開裂

在裝配過程中，中壓套管承受的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致其彎曲變形，與密封墊接觸不良，投入運(yùn)行后，密封不良情況加劇，導(dǎo)致滲漏油。

上部高壓電容擊穿過熱使連接電容的焊錫熔化，掉落在中壓電容上，使中壓電容短路，在中壓接線端子處產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，中壓套管斷裂。

5 結(jié)論

a.此次電容式電壓互感器過熱故障是由于裝配工藝控制不嚴(yán)格，使中壓套管運(yùn)行中受機(jī)械應(yīng)力作用，導(dǎo)致彎曲變形，與密封墊接觸不良，運(yùn)行中下節(jié)瓷套內(nèi)的絕緣油滲入電磁單元油箱中。電磁單元內(nèi)油位上升，下節(jié)分壓電容器上部缺油，部分缺油單元電容暴露在空氣中，造成故障。

b.紅外檢測(cè)技術(shù)和絕緣油色譜技術(shù)可應(yīng)用在電容式電壓互感器過熱缺陷分析處理上，效果顯著。運(yùn)維人員應(yīng)熟練應(yīng)用紅外熱成像檢測(cè)手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備缺陷，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

c.建議制造廠增加優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，強(qiáng)化中壓套管強(qiáng)度及密封設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)提高制造工藝，確保裝配質(zhì)量。

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Cause Analysis of 220 kV Capacitor Voltage Transformer Overheating

WANG Bing1，LI Xue?bin2，KANG Ji?yang2，LUO Bin2，SUI Dong?peng2
（1.Maintenance Company of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006 China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

This paper gives the diagnosis and analysis of 220 kV capacitor voltage transformer overheating by infrared thermal imaging detection and insulating oil chromatography analysis.Fault reason is found by dismantlement examination.At the same time，it verifies method to be reasonable and effective.

Voltage transformer；Malfunction；Infrared detection；Insulating oil chromatography；Disintegration

TM451＋.2

A

1004－7913（2015）05－0027－03

王 冰（1986—），男，學(xué)士，從事電力設(shè)備狀態(tài)檢修等相關(guān)研究工作。

2015－01－15）