李佳偉，吳 聰，吳聰聰，王 楓

(國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司,湖北 武漢 430050)

0 引言

近年來，電容式電壓互感器由于絕緣結(jié)構(gòu)合理，絕緣強(qiáng)度較高，在110 kV及以上電壓等級中得到廣泛應(yīng)用。但是由于電容式電壓互感器電磁單元體積相對較小、絕緣距離較小，同時由于電磁單元內(nèi)部電壓較高，導(dǎo)致電容式電壓互感器的電磁單元容易發(fā)生故障[1]。本文以華中地區(qū)某±500 kV換流站電容式電壓互感器電磁單元過熱故障為案例，利用紅外測溫、故障錄波、油化試驗和解體檢修相結(jié)合的方法來對該電容式電壓互感器電磁單元過熱的原因進(jìn)行分析。

1 電容式電壓互感器原理

電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁裝置兩部分疊裝組成，電磁裝置安裝于油箱中，由中壓變壓器、補(bǔ)償電抗器、阻尼電抗器等器件組成，主要作用是將中壓電壓轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量及保護(hù)用低壓電壓[2-3]。圖1為500 kV電容式電壓互感器的電氣原理圖。在運(yùn)行中，首先通過電容分壓器將運(yùn)行電壓變?yōu)锳1點電壓UA1（一般為13 kV），然后通過中壓變壓器輸出所需要的二次電壓[4]，由電容分壓原理[5]可知：，U1N為系統(tǒng)運(yùn)行電壓。

圖1 中，C1—高壓電容；C2—中壓電容；U1N—額定一次電壓；A1N—中間電壓端子（用戶需要時引出）；T—中間電壓變壓器；L—補(bǔ)償電抗器；P—保護(hù)裝置；1a1n—主二次1號繞組端子；2a2n—主二次2號繞組端子；dadn—剩余電壓繞組端子；XL—補(bǔ)償電抗器低壓端；N—載波通信端子；D—阻尼裝置；J—帶有避雷器的結(jié)合濾波器。

圖1 500 kV電容式電壓互感器原理圖Fig.1 500 kV capacitive voltage transformer schematic

2 故障現(xiàn)象

2017年8月23日17：38，某±500 kV換流站龍斗Ⅱ線兩套線路保護(hù)異常告警，該站安控裝置異常告警，龍斗Ⅱ線C相電壓互感器故障告警。監(jiān)控顯示，龍斗Ⅱ線C相電壓為65 kV，A、B相電壓為?，F(xiàn)場檢查安控及保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)兩套安控裝置顯示“龍斗Ⅱ線零序電壓異常告警”，電壓互感器斷線燈亮；龍斗Ⅱ線分相電流差動保護(hù)1、2顯示“電壓互感器斷線告警”遠(yuǎn)，電壓互感器斷線燈亮。龍斗Ⅱ線電壓互感器外觀未見異常，端子箱內(nèi)無異常，電壓互感器二次回路小開關(guān)合上正常。

現(xiàn)場紅外測溫發(fā)現(xiàn)C相電壓互感器底部電磁單元溫度為50℃，A、B相電磁單元溫度為37℃，跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn)C相電磁單元溫度持續(xù)上漲，1 h后升至76.5℃。后續(xù)跟蹤發(fā)現(xiàn)電磁單元溫度還在繼續(xù)升高，缺陷仍在發(fā)展。

為防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，將龍斗Ⅱ線轉(zhuǎn)檢修后進(jìn)行現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)龍斗Ⅱ線電壓互感器C相外觀無滲漏油，油位觀察窗顯示油位正常，無滲漏油，本體二次接線盒內(nèi)無進(jìn)水、受潮，電磁單元本體觸摸溫度較高。

3 故障分析

為了對這次電壓互感器故障進(jìn)行分析，現(xiàn)場通過分析保護(hù)動作情況及故障錄波、常規(guī)試驗和油化試驗以及進(jìn)行解體檢修等方法，綜合分析此次故障產(chǎn)生的原因。

圖2 龍斗Ⅱ線電壓互感器C相電磁單元紅外測溫圖Fig 2 Long DouⅡvoltage transformer C-phase electromagnetic unit infrared temperature chart

3.1 保護(hù)動作情況及故障錄波

龍斗Ⅱ線第一套主保護(hù)為分相電流差動保護(hù)RCS931GM和遠(yuǎn)方跳閘及過電壓RCS925G，第二套主保護(hù)采用分相電流差動保護(hù)CSC-103B和遠(yuǎn)方跳閘及過電壓保護(hù)CSC-125A。兩套保護(hù)均出現(xiàn)“電壓互感器斷線告警”，加之C相互感器電壓較低，認(rèn)為龍斗Ⅱ線C相電壓互感器有內(nèi)部缺陷，輸出電壓異常，保護(hù)裝置測量電壓小于定值，保護(hù)裝置報警正確。圖3故障錄波顯示龍斗Ⅱ線電壓互感器C相出現(xiàn)測量電壓異常，A、B相電壓正常，三相電流正常，線路運(yùn)行正常。綜上分析，認(rèn)為C相電壓互感器存在嚴(yán)重的內(nèi)部缺陷。

圖3 故障錄波Fig 3 Fault recorder

3.2 常規(guī)試驗及油化試驗

對龍斗Ⅱ線C相電壓互感器進(jìn)行常規(guī)試驗發(fā)現(xiàn)，該電壓互感器共有4節(jié)，上部3節(jié)試驗正常，底部帶電磁單元二次繞組電阻絕緣測量不合格。對龍斗Ⅱ線三相電壓互感器底部電磁單元進(jìn)行油樣試驗分析發(fā)現(xiàn)，C相各項檢測數(shù)據(jù)均超過注意值，乙炔為 661.6 μL/L，總烴為 5 635.3 μL/L，水分為 520.4 μl/L，表明該電壓互感器內(nèi)部受潮，電磁單元發(fā)生內(nèi)部放電。A、B兩相電壓互感器電磁單元油樣乙炔為0，水分分別為39、35 μL/L，內(nèi)部沒有放電。

3.3 解體檢修

通過解體檢修發(fā)現(xiàn)電磁單元中間變壓器鐵芯表面、油箱頂蓋有明顯的水珠。中間變壓器高壓繞組匝間短路，有明顯放電點，高壓繞組層間絕緣紙明顯碳化。檢查電磁單元油箱頂部法蘭面，發(fā)現(xiàn)法蘭與油箱連接的密封圈有明顯的擠壓痕跡，密封圈表面有鐵銹痕跡，臨近的螺紋孔銹蝕嚴(yán)重，表明該處密封失效，潮氣從此處滲入電磁單元油箱內(nèi)。

3.4 故障原因分析與判斷

通過以上保護(hù)動作情況，及故障錄波的分析由常規(guī)試驗、油化試驗和解體檢修的結(jié)果可初步判斷出：本次電壓互感器故障是由于潮氣進(jìn)入電磁單元油箱后，造成絕緣油絕緣性能下降，中間變壓器高壓線圈出現(xiàn)匝間短路[6]，導(dǎo)致電壓互感器二次輸出電壓異常，油箱溫度急劇上升，與現(xiàn)場檢查情況一致。造成電磁單元油箱受潮的原因，則是由于電磁單元頂部法蘭密封圈失效。

進(jìn)一步分析認(rèn)為，故障電壓互感器的電磁單元頂部法蘭密封圈失效，是由于廠內(nèi)安裝時存在偏差，密封圈安裝未完全對稱，存在局部擠壓變形，長期運(yùn)行后因密封圈逐漸老化，密封性能逐漸失效，引起受潮。

4 結(jié)語

本文針對電容式電壓互感器故障真實案例，通過紅外測溫、故障錄波、油化試驗和解體檢修等方法，對故障的原因進(jìn)行了深入分析，通過上文分析得出以下結(jié)論：

（1）對電容式電壓互感器，由于電磁單元體積較小、絕緣距離較小，且內(nèi)部電壓較高，必須高度重視其防潮問題，防止因受潮而導(dǎo)致絕緣油絕緣能力下降；

（2）在日常運(yùn)行中，對電容式電壓互感器，應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查及電磁單元紅外精準(zhǔn)測溫工作；

（3）建議在停電檢修期間，對電容式電壓互感器上存在銹蝕的螺栓連接部位進(jìn)行檢查并及時更換。此外，還應(yīng)對電容式電壓互感器進(jìn)行例行試驗和相關(guān)診斷性試驗，以便全面掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

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[5]梁靜,吳冬文.35 kV電容式電壓互感器電磁單元發(fā)熱故障分析[J].江西電力,2013,37(02)：65-68.LIANG Jing,WU Dongwen.Analysis of 35 kV capacitor voltage transformer electromagnetic unit heating fault[J].Jiangxi Electric Power,2013,37(02)：65-68.

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