基于兩起故障實例的500 kV CVT故障原因?qū)Ρ确治?/h1>
2012-07-17 03:39:56張智勇
四川電力技術 2012年1期
楊 洋，覃 偉，許 強，郭 銳，張智勇
(四川省電力公司超(特)高壓運行檢修公司，四川成都 610041)
500 kV電容式電壓互感器(CVT)主要由兩部分組成，即電容分壓器和電磁單元，兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合裝置中的耦合電容器兩種設備的功能，目前已在電力系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應用［1－8］。近年來，因CVT電容分壓器中高壓電容C1有部分電容元件被擊穿導致CVT二次電壓升高的故障時有發(fā)生［1－8］。從兩起電容分壓器C1中的部分電容元件擊穿導致二次電壓升高的故障實例出發(fā)，對兩種不同的故障原因進行了分析，并就不同故障原因下的不同試驗結(jié)果進行了對比、討論。
1 油浸式電流互感器缺陷實例
1.1 實例1
2011年5月，四川超(特)高壓運檢公司所轄某500 kV變電站內(nèi)某線路CVT的某相出現(xiàn)二次電壓升高，引起保護動作的事故［8］。對此故障相CVT進行停電狀態(tài)診斷試驗，測試結(jié)果如表1，發(fā)現(xiàn)其上節(jié)的介損、絕緣電阻及電容值測得結(jié)果均嚴重不合格［8］。對故障相CVT上節(jié)耦合電容器進行吊芯檢查。通過吊芯發(fā)現(xiàn)［8］，裝配時密封膠圈與密封面間夾有一次端子的引出線，從而導致上端密封蓋的密封不良，上端密封蓋上有很多水珠，在密封膠圈附近有很明顯的一次端子引出線的壓痕;靠近金屬膨脹器的上部電容器芯子有放電痕跡，放電中產(chǎn)生了糊狀的黑色產(chǎn)物。
表1 CVT故障相停電狀態(tài)診斷高壓試驗結(jié)果［8］
1.2 實例2
2009年，在對某500 kV CVT進行預試前，其某相二次電壓較另外兩相約高出2 V。預試中發(fā)現(xiàn)雖然此相CVT中節(jié)的絕緣電阻值合格，但是其介損和電容值測得結(jié)果不合格，介損測得值略大于0.25%，電容的初值差為10.70%，試驗數(shù)據(jù)如表2。
對此故障相CVT中節(jié)進行高壓介損試驗，試驗裝置及原理參見文獻［9－10］，試驗數(shù)據(jù)如表3。從表3可以看出，在80 kV測試電壓下，介損測得值遠遠低于10 kV測試電壓下的測試結(jié)果，變?yōu)楹细?，而電容值卻比10 kV測試電壓下增加了600 pF。
從對此故障相CVT進行解體的情況來看，中節(jié)密封良好，內(nèi)部并沒有出現(xiàn)任何因滲水引起的受潮情況。但電容器油已呈黑色，有部分電容元件嚴重燒損，鋁箔間絕緣被擊穿，被擊穿的電容元件上有明顯的擊穿點。
表2 CVT故障相中節(jié)預試結(jié)果
表3 CVT故障相中節(jié)高壓介損試驗結(jié)果
2 故障原因分析
對于實例1的故障［8］，CVT上節(jié)裝配不良，密封不嚴，在運行中，有雨水滲進，產(chǎn)生受潮，水逐漸從頂部滲透到底部，從而產(chǎn)生部分貫穿性放電通道［8］，導致介損測試結(jié)果高達14.39%，絕緣電阻測試結(jié)果低至70 MΩ，因受潮產(chǎn)生的放電使得部分電容元件被短接或擊穿。上節(jié)部分電容元件發(fā)生了擊穿或被短接，使得分壓比變小，在變化后的分壓比下，二次電壓有所增加，當高于保護的設定值時，保護發(fā)生動作［8］。
對于實例2的故障，元件內(nèi)部在制造過程中受到雜質(zhì)污染或材質(zhì)的局部位置存在缺陷［1，11］，這些絕緣薄弱點使電場分布不均勻，絕緣強度下降，在長時間運行電壓的作用下，薄弱點承受過高的電場強度，薄弱點進一步惡化［1，11］，最終導致部分電容元件被擊穿。有部分電容元件被擊穿后，其他電容元件會承受更高的電壓［1，11］，從而加速絕緣缺陷的發(fā)展，使得更多的電容元件絕緣逐漸劣化、擊穿［1，11］。
3 不同故障原因試驗結(jié)果對比討論
如果故障原因是CVT裝配不良，密封不嚴導致有水滲進，那么這極易發(fā)展成貫穿性受潮，并在介損和電容測試中得到反映。在10 kV測試電壓下，不但電容測得值較出廠值會有所增加，而且介損值將遠遠超標，達到百分之幾甚至百分之十幾，絕緣電阻值會低至只有幾十或幾百個兆歐。
如果故障原因不是裝配不良導致的受潮，而是絕緣缺陷導致部分電容元件擊穿，那么這極難發(fā)展成貫穿性放電，只是局部的放電擊穿，在10 kV測試電壓下，雖然介損值可能超標，但超標并不會太嚴重，只可能略有超標，絕緣電阻測試結(jié)果可能依然處于合格范圍之內(nèi)，因而也難以反映缺陷的真實情況，但電容初值差會明顯超標。對于此類故障的CVT，如果進行高壓介損試驗，在接近額定電壓的測試電壓下，介損值可能會遠遠低于10 kV測試電壓下的介損值，甚至處于合格范圍之內(nèi)，而電容值會更高于10 kV測試電壓下的電容測得值。
4 結(jié)語
CVT電容分壓器中C1有部分電容元件被擊穿會導致CVT二次電壓升高。部分電容元件被擊穿，可能有兩個原因:一是因為裝配不良導致的受潮，二是因為部分電容元件的絕緣缺陷導致。介紹了兩個故障實例，對兩種故障原因進行了分析，并對這兩種不同故障原因、類型下產(chǎn)生的不同試驗結(jié)果進行了對比和討論。
［1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京:中國水利水電出版社，2009.
［2]陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理［M］.北京:中國水利電力出版社，1999.
［3]國家電網(wǎng)人力資源部.電氣試驗［M］.北京:中國電力出版社，2010.
［4]楊香澤.變電檢修［M］.北京:中國電力出版社，2006.
［5]上海超高壓輸變電公司.變電設備檢修［M］.北京:中國電力出版社，2008.
［6]李建明，朱康.高壓電器設備試驗方法［M］.北京:中國電力出版社，2001.
［7]郭麗娟.500 kV電容式電壓互感器介損超標原因分析及處理［J］.廣西電力，2009(1):27－28.
［8]楊洋，許強，覃偉，等.對某500 kV CVT的故障原因診斷及分析［J］.電力電容器與無功補償，2011，32(4):68－71.
［9]謝超.均壓電容器介損現(xiàn)場試驗的改進措施［J］.電力電容器與無功補償，2010，31(5):58－61.
［10]楊洋，許強，陳安明，等.對某500 kV開關斷口間并聯(lián)電容的高壓介損診斷及分析［J］.電力電容器與無功補償，2011，32(5):64－67.
［11]王世閣.國產(chǎn)500 kV輸變電設備運行及事故分析［M］.北京:中國電力出版社，2006.
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1 油浸式電流互感器缺陷實例
1.1 實例1
2011年5月，四川超(特)高壓運檢公司所轄某500 kV變電站內(nèi)某線路CVT的某相出現(xiàn)二次電壓升高，引起保護動作的事故［8］。對此故障相CVT進行停電狀態(tài)診斷試驗，測試結(jié)果如表1，發(fā)現(xiàn)其上節(jié)的介損、絕緣電阻及電容值測得結(jié)果均嚴重不合格［8］。對故障相CVT上節(jié)耦合電容器進行吊芯檢查。通過吊芯發(fā)現(xiàn)［8］，裝配時密封膠圈與密封面間夾有一次端子的引出線，從而導致上端密封蓋的密封不良，上端密封蓋上有很多水珠，在密封膠圈附近有很明顯的一次端子引出線的壓痕;靠近金屬膨脹器的上部電容器芯子有放電痕跡，放電中產(chǎn)生了糊狀的黑色產(chǎn)物。
表1 CVT故障相停電狀態(tài)診斷高壓試驗結(jié)果［8］
1.2 實例2
2009年，在對某500 kV CVT進行預試前，其某相二次電壓較另外兩相約高出2 V。預試中發(fā)現(xiàn)雖然此相CVT中節(jié)的絕緣電阻值合格，但是其介損和電容值測得結(jié)果不合格，介損測得值略大于0.25%，電容的初值差為10.70%，試驗數(shù)據(jù)如表2。
對此故障相CVT中節(jié)進行高壓介損試驗，試驗裝置及原理參見文獻［9－10］，試驗數(shù)據(jù)如表3。從表3可以看出，在80 kV測試電壓下，介損測得值遠遠低于10 kV測試電壓下的測試結(jié)果，變?yōu)楹细?，而電容值卻比10 kV測試電壓下增加了600 pF。
從對此故障相CVT進行解體的情況來看，中節(jié)密封良好，內(nèi)部并沒有出現(xiàn)任何因滲水引起的受潮情況。但電容器油已呈黑色，有部分電容元件嚴重燒損，鋁箔間絕緣被擊穿，被擊穿的電容元件上有明顯的擊穿點。
表2 CVT故障相中節(jié)預試結(jié)果
表3 CVT故障相中節(jié)高壓介損試驗結(jié)果
2 故障原因分析
對于實例1的故障［8］，CVT上節(jié)裝配不良，密封不嚴，在運行中，有雨水滲進，產(chǎn)生受潮，水逐漸從頂部滲透到底部，從而產(chǎn)生部分貫穿性放電通道［8］，導致介損測試結(jié)果高達14.39%，絕緣電阻測試結(jié)果低至70 MΩ，因受潮產(chǎn)生的放電使得部分電容元件被短接或擊穿。上節(jié)部分電容元件發(fā)生了擊穿或被短接，使得分壓比變小，在變化后的分壓比下，二次電壓有所增加，當高于保護的設定值時，保護發(fā)生動作［8］。
對于實例2的故障，元件內(nèi)部在制造過程中受到雜質(zhì)污染或材質(zhì)的局部位置存在缺陷［1，11］，這些絕緣薄弱點使電場分布不均勻，絕緣強度下降，在長時間運行電壓的作用下，薄弱點承受過高的電場強度，薄弱點進一步惡化［1，11］，最終導致部分電容元件被擊穿。有部分電容元件被擊穿后，其他電容元件會承受更高的電壓［1，11］，從而加速絕緣缺陷的發(fā)展，使得更多的電容元件絕緣逐漸劣化、擊穿［1，11］。
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［1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京:中國水利水電出版社，2009.
［2]陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理［M］.北京:中國水利電力出版社，1999.
［3]國家電網(wǎng)人力資源部.電氣試驗［M］.北京:中國電力出版社，2010.
［4]楊香澤.變電檢修［M］.北京:中國電力出版社，2006.
［5]上海超高壓輸變電公司.變電設備檢修［M］.北京:中國電力出版社，2008.
［6]李建明，朱康.高壓電器設備試驗方法［M］.北京:中國電力出版社，2001.
［7]郭麗娟.500 kV電容式電壓互感器介損超標原因分析及處理［J］.廣西電力，2009(1):27－28.
［8]楊洋，許強，覃偉，等.對某500 kV CVT的故障原因診斷及分析［J］.電力電容器與無功補償，2011，32(4):68－71.
［9]謝超.均壓電容器介損現(xiàn)場試驗的改進措施［J］.電力電容器與無功補償，2010，31(5):58－61.
［10]楊洋，許強，陳安明，等.對某500 kV開關斷口間并聯(lián)電容的高壓介損診斷及分析［J］.電力電容器與無功補償，2011，32(5):64－67.
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