一起500 k V電容式電壓互感器故障分析

于群英，趙春明，楊代勇，郭家昌，林海丹，邰宇峰

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學研究院，長春 130021）

0 引言

電容式電壓互感器（capacitive voltage transformer，CVT）是支撐電力系統(tǒng)測量、保護和控制的核心單元，主要由電容分壓器、電磁單元（包括中間變壓器和電抗器）組成［1］。CVT一旦出現(xiàn)缺陷或故障就會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來較大威脅［2］，目前，CVT的狀態(tài)性能可由紅外測溫等帶電檢測手段或介質損耗因數(shù)、電容量和絕緣電阻值、絕緣油等試驗進行判斷。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗［3-5］，常見的CVT故障可分為電容分壓器電容值異常、電磁單元故障、本體滲漏油、裝置接地不良、二次接線故障等，這些異常狀態(tài)均可導致其二次電壓變化。其中，電磁單元故障、本體滲漏油、裝置接地不良可通過紅外檢測和現(xiàn)場巡視被直接發(fā)現(xiàn)，而電容分壓裝置異常故障多是由于內部絕緣劣化長期積累引起，故障初期異常較難捕捉或發(fā)現(xiàn)。本文分析一起CVT電容分壓裝置異常的故障，從CVT斷線告警之后，排查并確認其故障位置與故障原因，然后對其解體研究后確認其電容單元長期受潮導致絕緣劣化的故障發(fā)展機理，并提出加強密封性的預防措施。

1 故障背景

該故障CVT型號為TEMP-500IU，2009年12月投入運行，安裝位置為某500 k V出線處。故障前，CVT所處的500 k V側系統(tǒng)采用3／2接線。

2021年11月22日17時51分，某500 k V變電站內某500 k V出線CSC-125 A保護裝置斷線告警，監(jiān)控系統(tǒng)合上保護裝置。檢查該500 k V出線相電壓：A 相為334 k V，B相為304 k V，C相為304 k V；檢查該500 k V出線雙套微機保護裝置相電壓：A相為66 V，B相為60 V，C相為60 V。對該CVT進行外觀檢查，沒發(fā)現(xiàn)燒損放電痕跡。

2 故障診斷

對500 k V合松1號線電壓互感器進行紅外測溫，各相最高溫度為：A 相－13.1 ℃、B 相－16.2℃、C相－15.4℃。A相電壓互感器溫度最高點位于其中節(jié)位置，且與B相溫差為3.1 K，與C相溫差為2.3 K。DL／T 664—2016《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》要求CVT溫差不超過2～3 K，認定該設備缺陷等級為危急缺陷。

2021年11月22日18時59分，按調控令將該變電站500 k V線路1號線由運行轉檢修。停電后，對A相電壓互感器進行異常檢查，發(fā)現(xiàn)A相電壓互感器中下節(jié)瓷柱外表面有油漬。

2021年11月22日22時40分，在現(xiàn)場對該相電壓互感器高壓檢查試驗，試驗結果見表1，中節(jié)電容C12的實測電容量與出廠值偏差9.32%，介質損耗tgδ為0.79%。DL／T 596—2021《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定實測電容量與出廠值偏差小于2%，介質損耗小于0.5%，C12的電容量初值差與介損值均超過DL／T 596—2021要求，中節(jié)電容C12測試不合格。

表1 電容量及介質損耗因數(shù)測試結果

取A相電壓互感器中節(jié)絕緣油進行油色譜試驗，試驗結果見表2。Q／GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)修試規(guī)程》規(guī)定H2和總烴體積比的注意值小于150μL／L，C2H2體積比的注意值小于5μL／L，H2、C2H2、總烴體積比均超過Q／GDW 1168—2013規(guī)定的注意值。因此，判定A相電壓互感器中節(jié)電容器電容單元存在擊穿現(xiàn)象。

表2 A相中節(jié)絕緣油色譜試驗結果 單位：μL／L

3 解體檢查

故障CVT中節(jié)電容C12返廠進行解體檢查，電容單元上端部呼吸器上表面積聚冰層，呼吸器沿面存在冰層融化水漬痕跡。拆除呼吸器，打開上密封蓋板，密封蓋板內表面水珠清晰可見，密封膠皮破損，邊緣開裂，電容單元內部依稀可見殘存水珠。

中節(jié)電容C12單元由5組電容元件組成，5組電容元件外表面均有不同程度的放電痕跡，自上而下第4、第5組電容元件燒損最為嚴重。

分別測試各電容元件組的電容量，測試結果見表3，第4、5兩組電容元件電容量變化顯著，與放電燒損情況一致。

表3 A相中節(jié)電容量測試

4 結論及預防措施

4.1 結論

1）CVT中節(jié)電容C12單元上部蓋板密封膠圈破損，中節(jié)電容單元內部進水受潮，水汽在底部積聚，使得絕緣受潮放電，部分電容元件擊穿，其中第4、第5組最為嚴重。

2）CVT中節(jié)電容C12單元整體電容量增大，承受電壓下降，上、下節(jié)承受電壓升高，中節(jié)電容C12的電容量為17.13 n F，與出廠值偏差9.32%，實測A相電壓為66 V，較B、C相電壓60 V偏差為10%，因此，故障解體現(xiàn)場與分析數(shù)據(jù)相吻合，C12電容量的偏差導致A相二次電壓異常抬升，引發(fā)故障告警。

3）CVT中節(jié)電容C12單元內部電容元件放電擊穿，伴隨大量氣體產(chǎn)生，內部壓力積聚增大，致使絕緣油從中節(jié)上端部密封不良處向外噴濺。

4.2 預防措施

1）建議針對其他在運行的TEMP-500IU型號CVT，縮短帶電檢測周期，加強在線監(jiān)測，持續(xù)開展紅外精確測溫。

2）開展密封檢查，利用停電檢修周期，在CVT兩節(jié)電容單元之間涂抹密封膠，檢查并疏通排水口，防止堵塞，造成內部受潮，影響絕緣性能。