關于110kV變電站電壓互感器故障原因分析

謝靜靜+張強+黃振立+張國棟

摘 要： 變電站是電力網絡的重要組成部分，在保證電力網絡安全可靠運行中發(fā)揮著重要的作用。而作為變電站設備的一種，電壓互感器一旦出現故障，會給變電站的穩(wěn)定運行帶來很大的影響，需要電力工作人員的重視。本文筆者以110KV變電站為例，對電壓互感器故障的發(fā)現、診斷和處理進行了簡單的分析，希望可以為變電站的安全穩(wěn)定運行提供一些參考價值。

關鍵詞： 110KV變電站；電壓互感器；故障原因

電容式電壓互感器由中間電壓電磁單元和電容分壓器組合而成，兼具電磁互感器和耦合性電容器設備的相應功能，還具備可靠的阻尼鐵磁諧振以及較為優(yōu)良的瞬變響應特性。但是，受工藝水平以及設計經驗、過電壓、原材料選擇等因素的影響，電壓互感器在變電站的使用過程中會產生各類型的設備故障，使整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行受到嚴重的威脅。

1、110KV變電站電壓互感器故障的發(fā)現

在人們的日常生產生活中，110KV變電站扮演著重要的角色，其電壓互感器的運行是否正常，對于變電站的工作效率會有直接的影響。電壓互感器在長時間的超負荷運行狀態(tài)下，會內部溫度過高，二次輸出電壓將會出現異常，從而對整個變電站的正常運行造成影響。針對這種情況，若不及時予以檢測維修，一般會導致變電站異常運行，嚴重時甚至會對變電站工作人員的生命安全構成威脅。依據變電站的常見故障分析經驗可知，使用電壓互感器時，若電壓互感器的同類溫差超過0.5℃，就說明其局部或整體過熱，應及時停運，并對其進行檢測修復。而電容式電壓互感器（CVT）的出現有效解決了這個難題，其由于價格低廉、性能較好和使用壽命較長，目前已普遍運用于變電站中，頗受人們的青睞。電容式電壓互感器除了具有普通電磁式電壓互感器的功能外，還綜合了電容器的諸多優(yōu)點，其運用在變電站中可確保其本身溫度長期處于正常狀態(tài)，不至于因局部或整體過熱而出現故障。雖然電容式電壓互感器在110KV變電站中是最常見的電力設備，但受其自身結構設計、原材料和工藝水平的影響，在具體使用過程中，其若導致其他設備發(fā)生故障，也會對整個電網的正常運行產生影響。

紅外熱成像技術主要是通過非接觸方式來檢測設備溫升，診斷設備的運行狀態(tài)，它具有使用安全、操作簡便、時效性強的優(yōu)點，相比同類傳統(tǒng)預防性試驗，其可使停電時間大為減短，并可通過熱成像分布準確判斷電壓互感器內部存在故障的具體位置，以消除安全隱患，因而，紅外熱成像技術在電壓互感器的維護中被廣泛運用。2016年，在對某110KV變電站進行年度紅外測溫時，測出TV的A相最高溫度是39.9℃，B相最高溫度是37.8℃，C相最高溫度是37.4℃，其中A相和C相的溫差高達2.5℃，接下來檢測出TV二次輸出電壓出現異常。根據相關溫度標準，電壓互感器的三相溫差應嚴格控制在1.5℃以內，同類溫差應在0.5 ℃以內。觀察紅外熱成像儀拍攝到TV三相照片可發(fā)現，該TV下半部分的溫升已超過1.5℃，屬重大缺陷，根據紅外熱成像圖譜初步分析，是TV 內部損耗過度引起的。

2. 110KV變電站電壓互感器故障分析

2.1電壓互感器結構原理

CVT型號為TYD110/ -0.02H，為了方便對故障情況進行說明和論述，這里給出其結構原理圖（圖1）。該CVT由安裝在下部油箱的電磁單元和1節(jié)瓷套外殼的電容分壓器2部分組成，其中瓷套內分別安裝了C1、C2，電容量分別為C1 =29990pF，C2 =63540pF，C1、C2經串聯后的電容量為20373.8pF，電磁單元中CVT的一次端A′在瓷套內，主要連接C1和C2，3個二次繞組的接線端a1、n1，a2、n2，da、dn由接線盒引出，X端經出線盒接地。

2.2 故障原因的判斷分析

由其工作原理可知分壓電容器C2 和油箱電磁單元正常狀態(tài)下承受的額定電壓為20kV，而整臺CVT 承受的電壓為190.5 kV 若電磁單元部分對地短接不承受20kV 的電壓，二次將失去電壓輸出，對設備整相承受電壓的能力影響較小；而假設分壓電容器存在缺陷，其將承受較低的電壓，其他節(jié)承受的電壓升高，會造成整臺設備運行異常，有二次電壓輸出但不是正常值，設備會發(fā)出異常聲音或損壞。如果電磁單元的變壓器一次端斷線，電壓將不能正常傳遞，二次失去電壓輸出，若C2 的電容量變大 二次電壓輸出會降低。由此可見，在CVT 能夠承受系統(tǒng)正常電壓的前提下，結合其結構特點可確定分壓電容器本身正常。故障原因可能是：①電磁單元變壓器一次引線斷線或接地；②與電磁單元中變壓器并聯的氧化鋅避雷器擊穿導通；③油箱電磁單元燒壞、進水受潮等其他故障。隨后對設備進行解體檢查，通過電氣試驗對故障原因進行進一步具體分析。

2.3 解體檢查及故障處理

當前變電站電壓互感器故障的常見原因為互感器電磁單元中與變壓器并聯的氧化鋅避雷器出現了擊穿導通現象。對這種情況，應將設備底座油箱解體后進行詳細的檢查，并檢測電磁單元中的變壓器及變壓器的繞組直流電阻，保障氧化鋅避雷器能夠正確運作。氧化鋅避雷器的絕緣電阻值在10Ω 以下，表示其能夠正常運行。

完成測試之后，需把電磁單元與氧化鋅避雷器分開，并針對電壓互感器的電磁單元變壓器進行合理的測試。另外，需對接頭的接觸面進行打磨，使之接觸面有效接觸，并對生銹螺絲進行更換。

3.結束語

總而言之，電壓互感器是變電站設備的重要組部分，其運行安全直接影響著變電站功能的有效發(fā)揮。變電運行管理人員應該充分重視起來，加強對于變電站設備的巡檢和維護管理，及時發(fā)現設備中存在的故障和隱患，同時采取合理有效的措施，對故障原因進行深入分析，從源頭上消除故障，避免同類故障的重復發(fā)生，確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和安全。

參考文獻

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