500kV線路CVT故障處理探析

摘 要 針對(duì)某500kV變電站一例500kV線路復(fù)電過程中線路CVT發(fā)生電壓測量故障后的事故處理，以及將其返廠解體維修后判斷得出的故障原因，提出了包括加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)測、紅外測溫、設(shè)備驗(yàn)收等缺陷管控措施，要求制造廠加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量管理的同時(shí)，提高設(shè)備運(yùn)維的要求，有效地保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 電容式電壓互感器（CVT）;故障分析;電磁單元;擊穿

近年來，CVT故障時(shí)有發(fā)生，影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文以筆者的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析了一例500kV線路CVT復(fù)電過程中二次失壓故障的主要原因并提出今后的預(yù)防措施。

1事故經(jīng)過概況

500kV庫灣變電站500kV主接線為3/2接線，每回500kV線路側(cè)均設(shè)一組CVT。2018年12月29日凌晨，500kV庫灣站對(duì)500kV庫從乙線進(jìn)行由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行的操作（單送5033邊開關(guān)，5032中開關(guān)不操作）。00時(shí)20分，500kV庫從乙線5033開關(guān)成功合閘。00時(shí)27分，監(jiān)控后臺(tái)報(bào)“500kV庫從乙線PT計(jì)量電壓消失”告警，監(jiān)控后臺(tái)顯示500kV庫從乙線間隔C相CVT失壓。經(jīng)運(yùn)行人員現(xiàn)場排查500kV庫從乙線間隔CVT發(fā)現(xiàn)：①C相所有繞組的二次空開均在合閘狀態(tài)，但測量空開上下側(cè)電壓均無壓，A、B相繞組二次電壓測量正常，與后臺(tái)顯示一致，表示二次回路正常;②三相CVT外觀正常，無異響，無漏油，紅外測溫圖譜顯示C相二次接線盒溫度比其他兩相高8攝氏度。初步懷疑 CVT 設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)異常，需立即向總調(diào)申請(qǐng)停電進(jìn)一步檢查。03時(shí)17分，500kV庫從乙線進(jìn)行由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修。

500kV庫從乙線C相CVT型號(hào)：TEMP-500IU，生產(chǎn)日期為2006年1月30日，投運(yùn)日期為2011年6月30日（2013年11月返回上海MWB互感器有限公司進(jìn)行電容器密封結(jié)構(gòu)改造）。

2現(xiàn)場檢查、試驗(yàn)及分析情況

事故發(fā)生后，檢查500kV庫從乙線線路氧化鋅避雷器三相均沒有動(dòng)作，利用絕緣電阻表檢查二次電壓回路絕緣正常，通過調(diào)取故障錄波報(bào)告發(fā)現(xiàn)C相電壓變化曲線為非正弦波形，5033開關(guān)合閘后，在12秒的時(shí)間內(nèi)電壓突變，瞬時(shí)電壓一次值最高達(dá)940kV，有效值最高為484kV，最終衰減到正常值，在七分鐘后C相電壓出現(xiàn)異常，電壓逐漸減少，最終C相CVT失壓。

線路轉(zhuǎn)檢修后，高壓試驗(yàn)班對(duì)C相CVT二次端子箱進(jìn)行開箱檢查，并調(diào)取最近一次預(yù)防性試驗(yàn)前的接線照片，與現(xiàn)場實(shí)際接線作對(duì)比，二次接線正確無誤。檢查二次接線盒其他部分，發(fā)現(xiàn)500kV庫從乙線C相CVT二次接線盒內(nèi)P1、P2（見圖3）接線柱之間的過電壓保護(hù)器燒毀（見圖1和圖2）。過電壓保護(hù)器裝置通常處于開路狀態(tài)，當(dāng)電壓超過額定值的190%時(shí)，或當(dāng)二次電流導(dǎo)致超過額定熱極限輸出，該裝置進(jìn)入短路模式。這樣具有重新調(diào)諧CVT并限制過電壓及外部短路時(shí)所產(chǎn)生的二次電流的作用。保護(hù)裝置還可以用來進(jìn)一步限制鐵磁諧振。如果故障時(shí)間超過30秒，保護(hù)裝置無法從短路狀態(tài)中復(fù)原，必須進(jìn)行更換[1]。

高壓試驗(yàn)班對(duì)500kV庫從乙線間隔C相CVT進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)：①對(duì)500kV庫從乙線C相CVT下節(jié)進(jìn)行介損試驗(yàn)，采用自激發(fā)從二次端子1a、1n加壓，試驗(yàn)儀器無法加壓;②從500kV庫從乙線C相下節(jié)電容分壓器C2側(cè)加壓，二次測量無電壓。初步得出結(jié)論該設(shè)備勵(lì)磁單元內(nèi)部故障（最終原因見解體分析情況），現(xiàn)場無法修復(fù)，需更換處理。2018年12月29日-2019年1月1日完成備品調(diào)撥、更換安裝試驗(yàn)及投運(yùn)。

3返廠試驗(yàn)及解體檢查

將500kV庫從乙線C相CVT下節(jié)運(yùn)至佛山局B級(jí)檢修中心后，我們拆開油箱法蘭螺栓吊起分壓器，對(duì)CVT電磁單元排油后開箱檢查，絕緣油顏色較深，油箱內(nèi)部帶有刺鼻的有機(jī)物燒焦的氣味，其后對(duì)電磁單元進(jìn)行分析試驗(yàn)，檢查所有接線無松動(dòng)，二次繞組絕緣電阻測量正常，中間變壓器二次繞組和補(bǔ)償電抗器P1-P2端直流電阻測量正常，測量電磁單元一次直流電阻（中壓接地開關(guān)閉合，P2端對(duì)底箱外殼）正常，但是對(duì)電磁單元底箱取油樣進(jìn)行色譜微水分析，結(jié)果耐壓及微水合格，油色譜數(shù)據(jù)異常。

開箱后發(fā)現(xiàn)如圖3顯示分壓電容器C1尾端高壓線與中間變壓器一次繞組接線抽頭的固定絕緣接線板上有明顯的放電路徑與碳化痕跡。刮除碳化物后通過搖測絕緣發(fā)現(xiàn)，A、B、C三點(diǎn)之間放電路徑已經(jīng)炭化導(dǎo)通（見圖4）。經(jīng)分析，在500kV庫從乙線送電過程中，其中C相出現(xiàn)操作過電壓，導(dǎo)致CVT下節(jié)電容器C1尾端高壓引線（A點(diǎn)）電壓升高，對(duì)在接線板上的中間變壓器一次繞組末端抽頭（B、C點(diǎn)）放電，部件燒損程度與試品局放試驗(yàn)特征和油色譜數(shù)據(jù)分析結(jié)論基本吻合。由于CVT下節(jié)電容器C1尾端高壓引線A點(diǎn)與中間變壓器一次繞組末端抽頭B、C點(diǎn)導(dǎo)通，導(dǎo)致中間變壓器無法勵(lì)磁工作，最終導(dǎo)致CVT二次繞組無電壓。初步判斷為由于在接線板上A點(diǎn)與B、C點(diǎn)布線不合理、距離較近且存在金屬接線端頭或螺絲尖角（不排除絕緣接線板存在裂紋等缺陷），在高電場的狀況下導(dǎo)致絕緣擊穿并碳化導(dǎo)通。

4防范及改進(jìn)建議

近年來CVT在安裝、運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)的制造質(zhì)量問題較多，文中的例子說由于承受了運(yùn)行操作中的動(dòng)態(tài)沖擊電壓，而設(shè)備廠家勵(lì)磁單元內(nèi)部布線不合理，存在因短時(shí)過電壓導(dǎo)致內(nèi)部接線短路隱患，或設(shè)備廠家材質(zhì)或加工工藝問題，絕緣板存在開裂隱患，這些因素在投產(chǎn)初期未表現(xiàn)出二次電壓異常，但由于元件的抗擊穿能力并沒有達(dá)到理想狀態(tài)，設(shè)備驗(yàn)收質(zhì)量不過關(guān)，在長期的運(yùn)行或操作中，有可能會(huì)出現(xiàn)二次電壓測量異常，嚴(yán)重時(shí)分壓電容擊穿導(dǎo)致CVT爆炸。因此制造廠必須重視制造質(zhì)量和安裝的正確性，優(yōu)化設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如內(nèi)部接線端子的距離應(yīng)設(shè)計(jì)合理，改善引線片周圍的電廠分布，避免該薄弱點(diǎn)發(fā)生擊穿[2]，或增加電纜紙以杜絕引箔毛刺對(duì)介質(zhì)的損傷[3];運(yùn)行人員在日常維護(hù)或在設(shè)備大修技改后，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的特巡測溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)CVT的潛在隱患;對(duì)于重要線路的CVT，也可增加在線監(jiān)測裝置提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性;在應(yīng)急處理方面，地市局與省公司應(yīng)建立完善的備品備件調(diào)配體系，提高搶修效率，減少設(shè)備的停電檢修時(shí)間。

5結(jié)束語

綜上所述，基于一起實(shí)際的500kV線路電容式電壓互感器二次電壓失壓事故，根據(jù)應(yīng)急處理、現(xiàn)場試驗(yàn)分析以及解體檢查結(jié)果等情況，提出CVT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備驗(yàn)收的建議，明確運(yùn)行人員運(yùn)維重點(diǎn)，完善搶修流程，以能更好地保障電氣設(shè)備以及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 上海MWB CVT電容式電壓互感器使用手冊.

[2] 曲欣，王興友，吳西博，等.一起 500 kV CVT 二次電壓異常分析及預(yù)防[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2017，38（3）：105-109.

[3] 李丐燕，張金強(qiáng).一例500kV CVT 電壓測量異常分析與處理[J].高壓電器，2008，44（1）：76-77，80.

作者簡介

羅應(yīng)康（1990-），男，廣東廣州人;學(xué)歷：大學(xué)本科，工程師，技師，現(xiàn)就職單位：廣州電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，研究方向：變電設(shè)備的維護(hù)實(shí)踐。