電容式電壓互感器發(fā)熱故障診斷與分析

林根德，黃繼來，劉茂集，許璞軒，陸 鋒

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000)

0 引言

與電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器可以防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)因互感器鐵芯飽和而引起的鐵磁諧振，從而得到了廣泛應用。電容式電壓互感器由分壓電容器和電磁單元組成，通過串聯(lián)電容分壓后接入電磁單元。分壓電容裝在充滿絕緣油的瓷瓶內，電磁單元的中間變壓器、補償電抗器和阻尼器裝在密封的金屬油箱內。

電容式電壓互感器是一種電壓致熱型設備，假如在運行中出現(xiàn)較大溫升的情況，通常是由于設備內部存在的故障引起，因此需要及時處理以免引起電網(wǎng)事故。

對運行中的輸變電設備開展紅外測溫可以有效發(fā)現(xiàn)設備的發(fā)熱故障，評估設備運行狀態(tài)。以下通過紅外檢測發(fā)現(xiàn)某電容式電壓互感器油箱部位發(fā)熱故障，結合停電試驗數(shù)據(jù)分析設備運行狀態(tài)，并進

一步對設備進行解體檢查，最終查找出電容式電壓互感器的發(fā)熱原因。

1 缺陷查找

1.1 發(fā)現(xiàn)缺陷

檢修人員在開展某變電站輸變電設備專項巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)該變電站1號主變35 kV電容式電壓互感器B相油箱存在部分發(fā)熱現(xiàn)象。

該組電容式電壓互感器三相油箱近3次的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 電容式電壓互感器近三次測溫結果 單位：℃

由表1可知，在本次測溫中，B相電容式電壓互感器的互感器部分溫差達到7.1 ℃，依據(jù)《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》中的電壓致熱型設備——電壓互感器(含電容式電壓互感器的互感器部分)缺陷診斷2～3 ℃的溫差判據(jù)，判斷該發(fā)熱達到缺陷級別。

觀察B相電容式電壓互感器油箱油位正常、外觀正常。后臺測控裝置顯示A，B，C三相電壓互感器電壓分別為20.21 kV，20.2 kV，20.21 kV，運行電壓正常。

對該電容式電壓互感器進一步開展聲光聯(lián)合帶電測試，采用紫外成像儀檢查未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象，采用超聲檢測也未發(fā)現(xiàn)異常超聲信號，現(xiàn)場也未聽到放電聲。

為進一步查明發(fā)熱原因，診斷設備運行狀態(tài)，保障電網(wǎng)的可靠運行，對該組電容式電壓互感器進行停電檢查。

1.2 停電檢查及試驗

對B相電容式電壓互感器油箱內絕緣油進行試驗，相關試驗數(shù)據(jù)如下。

絕緣油擊穿電壓46 kV，介質損耗0.85 %，水分含量7.8 mg/L，依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》擊穿電壓≥30 kV、介質損耗≤4 %、水分≤35 mg/L的判據(jù)，判斷B相電容式電壓互感器油箱內絕緣油試驗合格。

對三相電容式電壓互感器進行電容量及介質損耗測試，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 電容量及介質損耗試驗數(shù)據(jù)

由表2可知，三相電容式電壓互感器電容量初值差≤±2 %，介質損耗因數(shù)≤0.5 %，依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》判斷電容量及介質損耗因數(shù)的試驗數(shù)據(jù)合格。

對三相電容式電壓互感器進行變比測試，試驗數(shù)據(jù)見表3。

表3 變比試驗數(shù)據(jù)

由表3可知，三相電容式電壓互感器變比實測數(shù)據(jù)與銘牌的額定值相符，依據(jù)GB 50150—2016《電氣設備交接試驗標準》判斷變比試驗合格。

測試B相電容式電壓互感器的絕緣電阻，試驗數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 絕緣電阻試驗數(shù)據(jù) 單位：GΩ

由表4可知，B相電容式電壓互感器二次絕緣電阻≥10 MΩ，依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》判斷二次絕緣電阻的試驗數(shù)據(jù)合格，排除分壓電容末端N或二次繞組絕緣性能下降導致油箱發(fā)熱的可能性。

對B相電容式電壓互感器進行電脈沖局部放電試驗，依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》施加試驗電壓28 kV，試驗數(shù)據(jù)見表5。

表5 局部放電試驗數(shù)據(jù) 單位：pC

由表5可知，B相電容式電壓互感器局部放電試驗數(shù)據(jù)＜6 pC，依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》中局部放電量應≤10 pC的判據(jù)，判斷局部放電試驗合格。進一步解體查找B相電容式電壓互感器發(fā)熱原因。

2 解體檢查

解體前，再次對該電壓互感器進行外觀檢查，外觀完好，未見破損和裂紋；油箱密封良好，未出現(xiàn)滲油漏油現(xiàn)象，金屬部分無銹蝕現(xiàn)象。

該電容式電壓互感器原理如圖1所示。

圖1 電容式電壓互感器原理

由圖1可見，da-dn繞組兩端并聯(lián)著阻尼器，由電容元件C、電感元件L并聯(lián)后再與阻尼電阻R串聯(lián)。

檢查阻尼器發(fā)現(xiàn)，電感元件和阻尼電阻的外觀正常，電感量和阻值均與出廠的數(shù)值相符；電容元件的外觀正常，測得電容量為36 nF，與出廠值380 nF相比，明顯減小。對電容元件進行解體，發(fā)現(xiàn)其內部存在放電擊穿痕跡，由此判斷電容元件發(fā)生了故障。該故障導致并聯(lián)諧振遭到破壞，無法呈現(xiàn)高阻抗的狀態(tài)，運行中流經(jīng)阻尼電阻的電流增大，導致電阻發(fā)熱量增加，最終造成該電容式電壓互感器油箱發(fā)熱的現(xiàn)象。

3 結論

電容式電壓互感器的阻尼器在正常運行中處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，呈現(xiàn)高阻抗，流經(jīng)阻尼器的電流很小。當阻尼器中的電容元件發(fā)生故障時，并聯(lián)諧振電路會失去諧振狀態(tài)，流經(jīng)阻尼器上的電流增大，電阻發(fā)熱量增加，導致油箱內部發(fā)熱，溫度升高。