一例110 kV電容式電壓互感器過熱異常故障淺析

董騰垚，張 弛，王成智，童 歆

(1.國網(wǎng)湖北省電力公司十堰供電公司，湖北 十堰 442000；2.國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；3.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，高壓電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)技術(shù)國網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430077)

0 引言

電容式電壓互感器（CVT）是由電容分壓器和中壓電磁單元組成的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的一種電氣設(shè)備，能夠兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中耦合電容兩種設(shè)備的功能，具備良好的瞬變響應(yīng)特性。因此，近年來電容式電壓互感器廣泛運(yùn)用于電力系統(tǒng)中。但由于結(jié)構(gòu)原因，電磁單元體積較小，絕緣距離較小，不同生產(chǎn)廠家裝配工藝參差不齊，容易導(dǎo)致CVT發(fā)生故障。常見的CVT故障有分壓電容器損壞、中間變壓器損壞和補(bǔ)償電抗器損壞等。若不及時(shí)處理，不僅會(huì)影響測(cè)量，嚴(yán)重會(huì)引起噴油、起火、保護(hù)誤動(dòng)等事故。

本文介紹十堰某變電站110 kV電容式電壓互感器過熱故障、診斷分析情況和處理方法。

1 電容式電壓互感器原理

電容式電壓互感器為組合式單柱結(jié)構(gòu)，由電容分壓器和中壓電磁單元組成。電容分壓器由高壓電容C1和低壓電容C2構(gòu)成，利用電容分壓后通過套管接入電磁單元。電磁單元包括中壓變壓器、補(bǔ)償電抗器、阻尼裝置等。電容式電壓互感器電氣原理圖如圖1所示。

圖1 110 kV電容式電壓互感器原理接線圖Fig.1 Wiring diagram of 110 kV capacitive voltage transformer

由圖1可知，正常運(yùn)行時(shí)，CVT承受系統(tǒng)電壓，經(jīng)高壓電容C1和低壓電容C2分壓后，通過中間變壓器降至100 V或100/√3 V供給計(jì)量儀表和繼電保護(hù)裝置。

2 故障經(jīng)過

2017年4月3日，十堰供電公司運(yùn)維人員巡視某變電站時(shí)，發(fā)現(xiàn)34開關(guān)保護(hù)裝置報(bào)TV斷線故障。二次檢修班到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，該間隔110 kV電容式電壓互感器外觀完好，無異常聲響。根據(jù)《DL/T 393-2010輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》的要求，現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)量兩組二次電壓線圈的輸出電壓，其輸出電壓分別為9 V和4.7 V，遠(yuǎn)小于正常運(yùn)行電壓100 V和V，與CVT后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備發(fā)出失壓報(bào)警一致。隨后，對(duì)該帶電間隔進(jìn)行紅外精確測(cè)溫，柏34線路電壓互感器A相油箱本體溫度比B相和C相相同部位高16℃，如圖2所示。

確認(rèn)故障后，運(yùn)維人員根據(jù)地調(diào)命令將柏34開關(guān)及線路轉(zhuǎn)檢修，更換故障相電壓互感器。

3 故障分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)《DL/T 393-2010輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》的要求，對(duì)于存在異常的電容式電壓互感器可開展電容單元的電容值和介質(zhì)損耗測(cè)量試驗(yàn)、電磁單元絕緣電阻測(cè)量、電磁單元絕緣油試驗(yàn)等。

圖2 CVT紅外測(cè)溫圖Fig.2 CVT infrared thermometer

（1）絕緣油試驗(yàn)

從電容式電壓互感器的油箱中取絕緣油樣，進(jìn)行絕緣油含氣量成分分析試驗(yàn)、油中含水量試驗(yàn)和油耐壓試驗(yàn)。

《DL/T 393-2010輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定，110 kV設(shè)備絕緣油耐壓警示值為35 kV，220 kV及以下設(shè)備絕緣油中含水量應(yīng)不大于25 mg/L。試驗(yàn)測(cè)得該電壓互感器絕緣油含水量為38.2 mg/L，絕緣油耐壓為24.7 kV，均超過標(biāo)準(zhǔn)值。

該電容式電壓互感器絕緣油含氣量成分試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。按照《DL/T 722-2014變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》的要求，110 kV及以上電壓互感器乙炔含量的注意值為≤3 μL/L，氫氣含量的注意值為≤150 μL/L。根據(jù)表1測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該電容式電壓互感器絕緣油中H2、乙炔和總烴含量已嚴(yán)重超標(biāo)。利用“三比值”法可判斷油中放電類型，根據(jù)表1的油色譜數(shù)據(jù)計(jì)算其“三比值”為（1，0，1）。根據(jù)《DL/T 722-2014變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，可判斷該油樣中存在電弧放電故障，且放電時(shí)間較長。

綜合絕緣油試驗(yàn)結(jié)果，可以判斷該電容式電壓互感器絕緣油已嚴(yán)重劣化，該設(shè)備內(nèi)部存在明顯的放電現(xiàn)象。

表1 故障相CVT絕緣油色譜測(cè)試結(jié)果Tab.1 Test results of fault phase CVT oil chromatogram

（2）電容值測(cè)量

當(dāng)電容式電壓互感器電容單元存在故障時(shí)，部分串聯(lián)電容被擊穿，導(dǎo)致其分壓比發(fā)生變化，其輸出電壓異常。將故障相電容式電壓互感器的電容單元和電磁單元分離，測(cè)量電容單元的高壓電容C1和低壓電容C2，其試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 故障相CVT電容測(cè)試結(jié)果Tab.2 test results of fault CVT capacitor test results

由表2可知，測(cè)試結(jié)果與出廠值一致，因此該故障相CVT電容單元無異常。

（3）絕緣電阻測(cè)量

測(cè)量電容式電壓互感器電磁單元的絕緣電阻，其測(cè)量結(jié)果如表3所示。

表3 故障相CVT絕緣電阻測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results of fault phase CVT insulation resistance

由表3可知，電磁單元一次繞組已短路接地，存在絕緣故障，電磁單元二次繞組對(duì)地絕緣良好。

3.2 解體分析

對(duì)故障的電容式電壓互感器進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)CVT油箱密封條卡槽加工不良，密封失效，潮氣侵入。油泵抽出CVT油箱內(nèi)絕緣油后，底部少量油狀液體流出，缸壁存在大量裹油水珠，油箱底部有水分聚集，如圖3所示。

圖3 CVT油箱密封不良Fig.3 The tank of CVT poorly sealed

電容式電壓互感器油箱內(nèi)部受潮后，絕緣油劣化，造成電磁單元一次繞組絕緣性能較低，進(jìn)而發(fā)生短路接地故障。由于油箱內(nèi)存在接地點(diǎn)，因此絕緣油溫度升高，油中H2、乙炔含量增大，與試驗(yàn)結(jié)果一致。取出電磁單元，其一次繞組表面存在明顯放電碳化的現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 電磁單元一次繞組解體結(jié)果Fig.4 Field disintegration of primary winding of electromagnetic unit

4 結(jié)語

以上所述電容式電壓互感器油箱過熱，是由于油箱密封槽銹蝕，密封失效，絕緣油及電磁單元繞組受潮，進(jìn)而導(dǎo)致一次繞組絕緣損壞，存在短路接地故障，同時(shí)，影響電壓互感器二次電壓，造成后臺(tái)報(bào)斷線故障。

目前電網(wǎng)中運(yùn)行的電容式電壓互感器數(shù)量大，停電檢修困難，為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)在大負(fù)荷下加強(qiáng)巡視，監(jiān)控后臺(tái)電壓，同時(shí)充分采用紅外檢測(cè)等帶電檢測(cè)手段，有效排查CVT過熱故障。

運(yùn)維人員巡視過程中發(fā)現(xiàn)滲漏油、油位下降等，應(yīng)停電檢查、更換密封圈(將原廠密封橡方改為橡圓)等，確保油箱密封良好，避免引起類似的故障。

[參考文獻(xiàn)]（References）

[1]鄭堅(jiān)強(qiáng),陶濤,萬文博.淺析一例110 kV電容式電壓互感器二次電壓失壓故障[J].變壓器,2012,49(07)：73-76.ZHENG Jianqiang,TAO Tao,et al.Brief analysis of secondary voltae fault in 110 kV capacitor voltage transformer[J].Transformer,2012,49(07)：73-76.

[2]劉剛,江波.電容式電壓互感器故障分析及預(yù)防措施[J].變壓器,2012,49(09)：68-72.LIU Gang,JIANG Bo.Fault analysis and preventive measures of capacytor voltage transformer[J].Transformer,2012,49(09)：68-72.

[3]姜炯挺,劉鵬,夏巧群,等.對(duì)一起電容式電壓互感器過熱故障的綜合診斷[J].供用電,2012,29(06)：63-66.JIANG Jiongting,LIU Peng,XIA Qiaoqun,etal.Comprehensive diagnosing of an overheat fault of capacitive voltage transformer(CVT)[J].Distribution&Utilization,2012,29(06)：63-66.

[4]胡偉,王天一.電容式電壓互感器二次失壓故障的試驗(yàn)分析[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2011,32(02)：59-62.HU Wei,WANG Tanyi.Test analysis on secondary circuit voltage loss of capacitor voltage transformer[J].Power Capacitor& Reactive Power Compensation2011,32(02)：59-62.

[5]劉宏亮,劉海峰,岳國良,等.電容式電壓互感器的運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2011,32(03)：62-65.LIU Hongliang,LIU Haifeng,YUE Guoliang,et al.Operation faultmonitoringon capacitivevoltage transformer[J].Power Capacitor&Reactive Power Compensation,2011,32(03)：62-65.

[6]陳文大,曹小龍,曹小虎,等.兩起電容式電壓互感器故障的分析處理[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2011,32(05)：68-72.CHEN Wenda,CAO Xiaolong,CAO Xiaohu,et al,Failure analysisand treatmenton two capacitor voltage transformers[J].Power Capacitor&Reactive Power Compensation,2011,32(05)：68-72.

[7]楊新春,李化,楊紅權(quán),等.一起110 kV電容式電壓互感器故障診斷與處理[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2010,31(06)：57-60.YANG Xinchun,LI Hua,YANG Hongquan,et al.Fault diagnosis and treatment on a fault of 110 kV capacitive voltage transformer[J].Power Capacitor&Reactive Power Compensation,2010,31(06)：57-60.

[8]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),2008,34(06)：1310-1312.He Zidong,Fu Weiping,Huo Chunyan.Fault analysis of capacitance type voltage transformer with infrared monitoring[J].High Voltage Engineering,2008,34(06)：1 310-1 312.

[9]王文洪,侯慧.220 kV電容式電壓互感器的缺陷分析和故障預(yù)防[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2006,39(01)：97-100.WANG Wenhong,HOU Hui.Deficiency analysis and malfunction prevention of 220 kV capacitance voltage transformers[J].Engineering Journal of Wuhan University,2006,39(01)：97-100.

[10]邱太洪,羅容波,李國偉,等.電容式電壓互感器二次電壓在線監(jiān)測(cè)在故障檢測(cè)分析中的應(yīng)用[J].變壓器,2015,52(09)：70-73.QIU Taihong,LUO Rongbo,LI Guowei,et al.application of on-line monitoring to fault detection and analysis of secondary voltage of capacitor voltage transformer[J].Transformer,2015,52(09)：70-73.

[11]王冰,李學(xué)斌,康激揚(yáng),等.220 kV電容式電壓互感器過熱故障原因分析[J].東北電力技術(shù),2015,36(05)：27-29.WANG Bing,LIXuebin,KANG Jiyang,etal.Cause analysis of 220 kV capacitor voltage transformer overheating[J].Northeast Electric Power Technology,2015,36(05)：27-29.

[12]陳玉峰,李永寧,尹奎龍,等.電容式電壓互感器油箱過熱故障分析[J].高壓電器,2008,44(05)：486-488.CHEN Yufeng,LI Yongning,YIN Kuilong,et al.Analysis of CVT's oil tank overheating faults[J].High Voltage Apparatus,2008,44(05)：486-488.