一起35kV電容式電壓互感器二次電壓異常分析

陳 莉 張瑞明 宋莉莉

一起35kV電容式電壓互感器二次電壓異常分析

陳 莉1張瑞明2宋莉莉1

（1. 昌吉學(xué)院，新疆 昌吉 831100；2. 新疆電力公司昌吉供電公司，新疆 昌吉 831100）

首先，介紹電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)及其工作原理；然后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)、紅外測(cè)溫情況以及診斷性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)一起35kV電容式電壓互感器二次測(cè)量電壓異常進(jìn)行分析，查找出事故原因，并通過解體進(jìn)行驗(yàn)證；最后，針對(duì)性地提出一些防范措施，為其他電力設(shè)備事故分析研究提供參考。

電容式電壓互感器；二次電壓；紅外測(cè)溫；診斷性試驗(yàn)

0 引言

電壓互感器主要有電磁式和電容式，目前大多數(shù)35kV及以上電壓互感器都是電容式的[1-2]。電容式電壓互感器（capacitive voltage transformer, CVT）是一種十分重要的高壓輸變電設(shè)備，是一種電力系統(tǒng)保護(hù)信號(hào)的取樣裝置，也是電壓測(cè)量裝置，也可以用作載波通信[3-5]，主要是由中間變壓器單元和電容單元組成。電容式電壓互感器相比于電磁式電壓互感器能夠有效抑制鐵心導(dǎo)致的鐵磁諧振，安全性能有很大提高。但電容式電壓互感器存在運(yùn)維不到位、制作工藝差、混入雜質(zhì)和空穴等問題都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如電壓測(cè)量異常、互感器局部放電[6-10]。本文通過對(duì)35kV電容式電壓互感器進(jìn)行絕緣試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)和變比試驗(yàn)等來分析互感器二次電壓異常原因，將互感器解體來驗(yàn)證，最后針對(duì)該類故障提出了防范措施。

1 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)原理

圖1 CVT電氣原理接線圖

圖1中，1為高壓電容，2為中壓電容，T為中間變壓器，為補(bǔ)償電抗器，P為保護(hù)球隙，MOA為氧化鋅避雷器，N為分壓電容單元尾端，ZD為阻尼器，1a、1n、2a、2n為主二次繞組端子，da、dn為剩余二次繞組端子，dz、dn為阻尼器端子。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況

2020年4月，某35kV變電站35kVⅠ母電壓互感器A相、C相二次電壓異常，A相、C相二次電壓分別為6V、10V，遠(yuǎn)低于B相二次電壓的61V。檢修試驗(yàn)人員接到通知后，馬上到變電站進(jìn)行異常處理，在停電前拍攝到的實(shí)際運(yùn)行電壓互感器紅外測(cè)溫圖像如圖2—圖4所示，由圖可知A相、C相電壓互感器油箱殼體溫度明顯高于B相溫度，圖5為實(shí)際運(yùn)行設(shè)備位置。

圖2 A相運(yùn)行狀態(tài)測(cè)溫圖

圖3 C相運(yùn)行狀態(tài)測(cè)溫圖

圖4 B相運(yùn)行狀態(tài)測(cè)溫圖

圖5 實(shí)際運(yùn)行設(shè)備位置

3 試驗(yàn)檢測(cè)

3.1 測(cè)試絕緣電阻

測(cè)量二次繞組對(duì)地、一次側(cè)N對(duì)地和氧化鋅避雷器MOA的絕緣電阻值，其值見表1。

表1 絕緣電阻試驗(yàn)

初步分析1：從表1分析，35kV電容式電壓互感器二次繞組對(duì)地的絕緣電阻都大于5 000MW，同時(shí)一次繞組N點(diǎn)對(duì)地絕緣電阻值都大于1 000MW，即絕緣性能良好。但B相避雷器MOA對(duì)地絕緣電阻為100 000MW，而A相、C相避雷器MOA對(duì)地絕緣電阻為0，即A相、C相避雷器被擊穿。

3.2 測(cè)量分壓電容的電容量及介質(zhì)損耗

用CVT自激法測(cè)量分壓電容1、2的電容量和介質(zhì)損耗tan1、tan2，其值見表2。

表2 電容量及介質(zhì)損耗試驗(yàn)結(jié)果

初步分析2：從表2數(shù)據(jù)分析，三相的分壓電容值1、2良好，與銘牌電容值相比，誤差都小于規(guī)程[12]所要求的2%。在對(duì)A、C兩相進(jìn)行介損測(cè)試時(shí)，實(shí)際測(cè)試電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)置電壓，懷疑中間變壓器內(nèi)部出現(xiàn)損壞，如中間變壓器高壓側(cè)存在匝間短路。

3.3 測(cè)量互感器直流電阻和變比

對(duì)35kV電容式電壓互感器進(jìn)行中間變壓器一次繞組、二次繞組直流電阻測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3；變比試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表3 一次繞組、二次繞組直流電阻測(cè)試

初步分析3：從表3分析，通過直流電阻測(cè)試可以得知故障相A相、C相PT中間變壓器一次繞組AX的直流電阻比正常相B相小131.1W、185.4W，即A相、C相PT中間變壓器一次繞組可能存在匝間短路或?qū)娱g短路；A相、C相PT的bN回路電阻比正常相B相小137.8W、203.7W，故回路中的NX部分存在故障；二次繞組da-dn、1a-1n、2a-2n三相直流電阻差不大，但A相、C相da-dz、dz-dn直流電阻為無窮大，懷疑阻尼器或消諧線圈被燒斷。

表4 變比測(cè)試結(jié)果

初步分析4：從表4分析，A相、C相PT中間變壓器變比誤差遠(yuǎn)大于規(guī)程要求值（±0.5%），懷疑中間變壓器一次繞組匝間短路、層間短路。

3.4 感應(yīng)耐壓測(cè)試

對(duì)三相互感器進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)：A相電壓升到2V時(shí)，其二次測(cè)量電流為2.1A，繼續(xù)升壓，升到5V時(shí)，二次測(cè)量電流為5.1A，試驗(yàn)儀器臺(tái)過電流保護(hù)動(dòng)作；B相二次繞組1a-1n加壓至46.7V，二次測(cè)量電流為0.3A，一次繞組感應(yīng)電壓為10 215V；C相電壓升到4.5V時(shí)，二次測(cè)量電流為5.1A，試驗(yàn)儀器臺(tái)過電流保護(hù)動(dòng)作。

初步分析5：A相、C相PT電壓都升不上去，懷疑中間變壓器一次繞組存在匝間或?qū)娱g短路。

4 解體分析

對(duì)電壓互感器進(jìn)行解體檢查，A相、C相PT中間變壓器二次繞組da-dn并聯(lián)的阻尼器被燒損，如圖6所示。并聯(lián)在補(bǔ)償電抗器上的氧化鋅避雷器MOA被擊穿，如圖7所示。

圖6 阻尼器被燒壞

1）紅外圖譜發(fā)熱原因：綜合診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)、解體檢查分析可知，A相、C相PT中間變壓器二次繞組da-dn并聯(lián)的阻尼器被燒壞，二次電流變大，即感應(yīng)到一次繞組的電流增大，一次電流增大，使得一次繞組匝間或?qū)娱g短路。而長時(shí)間的大電流繞組發(fā)熱，即A相、C相PT外殼明顯感覺發(fā)燙，設(shè)備紅外圖譜發(fā)熱。

圖7 避雷器被擊穿

2）二次電壓異常：A相、C相電容式電壓互感器的中間變壓器的一次回路中避雷器被擊穿，導(dǎo)致測(cè)量一次繞組N對(duì)地的絕緣電阻A相、C相比B相低；A相、C相的介質(zhì)損耗試驗(yàn)和感應(yīng)耐壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)電壓都加不到設(shè)定電壓，且解體后發(fā)現(xiàn)中間變壓器的一次繞組的匝間絕緣漆已經(jīng)發(fā)黑（正常為透明狀），即一次繞組匝間短路，互感器電磁單元一次高壓繞組內(nèi)部故障，導(dǎo)致二次電壓異常。

5 結(jié)論

電容式電壓互感器電磁單元故障是引起互感器紅外圖譜發(fā)熱、二次電壓異常的原因。針對(duì)該起電容式電壓互感器二次電壓異常提出以下防范措施：

1）做好電壓互感器預(yù)試工作，定期測(cè)量電壓互感器的絕緣電阻、繞組直流電阻、電容量1和2以及對(duì)應(yīng)的介質(zhì)損耗，發(fā)現(xiàn)電壓互感器缺陷后盡快處理。

2）選擇產(chǎn)品質(zhì)量好、信譽(yù)好的廠家，從源頭上消除電壓互感器的質(zhì)量問題。同時(shí)要提高投運(yùn)后電壓互感器的絕緣性能，必須嚴(yán)把驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，提高工藝水平。

3）加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以利用一些成熟的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如紅外測(cè)溫、超聲波法局放檢測(cè)等，通過對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)來查找問題，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷隱患，避免發(fā)生設(shè)備事故或盲目停電。

4）調(diào)度值班員加強(qiáng)對(duì)變電站電壓互感器的監(jiān)控工作，電壓互感器二次電壓有異常，應(yīng)及時(shí)通知人員到站進(jìn)行檢查，及時(shí)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，縮小故障范圍。

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Analyse of the abnormal secondary voltage of a 35kV capacitive voltage transformer

CHEN Li1ZHANG Ruiming2SONG Lili1

(1. Changji University, Changji, Xinjiang 831100;2. Xinjiang Electric Power Corporation Changji Electric Power Supply Company, Changji, Xinjiang 831100)

The structure and working principle of the capacitive voltage transformer are simply introduced. According to the state of the related equipment, infrared temperature measurement and diagnostic data, the abnormal measuring voltage of a 35kV capacitive voltage transformer is analyzed. The cause of the accident is found out, which is verified through the disintegration. And some preventive measures are put forward, which provides the certain reference value for other accident analysis of some electrical equipment.

capacitive voltage transformer; secondary voltage; infrared temperature measurement; diagnostic test

2020-07-20

2020-08-01

陳 莉（1985—），女，四川省瀘州市人，碩士，工程師，主要從事電氣設(shè)備故障診斷、系統(tǒng)運(yùn)行分析研究教育工作。