張 進(jìn) 熊 云 劉其良 馮 翔 龔文博

（國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南 長沙 410004）

電容式電壓互感器 （CVT） 是應(yīng)用電容分壓原理，結(jié)合中間變壓器的接入，進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)及通信等應(yīng)用的電器設(shè)備。與電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器具有絕緣性能好、耐壓水平高、不易與斷路器斷口電容產(chǎn)生諧振、生產(chǎn)成本低、可兼作高頻通信等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，在湖南省檢修公司維護(hù)的110 kV及以上電壓等級主網(wǎng)系統(tǒng)中，在運(yùn)的CVT占比高達(dá)88.65%。

雖然CVT在電力系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，但由于受設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)、安裝工藝水平、原材料質(zhì)量及過電壓等因素的限制，由CVT引發(fā)的電網(wǎng)故障是電磁式電壓互感器的2倍，一旦CVT發(fā)生故障，將引起電能計(jì)量錯(cuò)誤和保護(hù)裝置誤動(dòng)作等事故，嚴(yán)重影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確、可靠和電網(wǎng)的安全，嚴(yán)重時(shí)還會引起爆炸起火，導(dǎo)致輸電線路停止供電，甚至?xí)鸫竺娣e停電。為了實(shí)現(xiàn)CVT的狀態(tài)檢修及對CVT的故障進(jìn)行快速診斷并維修，以減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，必須對CVT故障及其產(chǎn)生故障原因進(jìn)行深入的了解和分析。

1 故障發(fā)現(xiàn)過程

該變電站110 kV I母5×14電壓互感器采用電容式電壓互感器，型號為TYD110/√3-0.02W3，為江蘇思源赫茲互感器有限公司2016年4月產(chǎn)品，2016年5月投運(yùn)，交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)與出廠值比較無差異，投運(yùn)后首次紅外精確測溫正常。

該CVT由電容分壓器、電磁單元 （包括中間變壓器和補(bǔ)償電抗器） 和接線端子盒組成。其電氣原理圖如圖1所示，圖1中A表示高壓端子，C1表示高壓電容，C2表示分壓電容，T表示中間變壓器，L表示補(bǔ)償電抗器，F(xiàn)表示避雷器，N表示分壓電容低壓端，E表示接地端，1a1n為計(jì)量二次繞組接線端，2a2n為測量繞組接線端，3a3n為保護(hù)繞組接線端，4a4n為剩余繞組接線端，ZD1、ZD2為阻尼器。

圖1 CVT電氣原理圖

2017年1月9日，某220 kV變電站運(yùn)維人員在巡視中發(fā)現(xiàn)該CVT運(yùn)行中有異響，且二次電壓異常。為進(jìn)一步確認(rèn)設(shè)備故障部位，對該設(shè)備開展紅外精確測溫等帶電檢測試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C相CVT電磁單元發(fā)熱嚴(yán)重，C相為27.7 ℃。正常相A、B相均為8 ℃左右，從電磁單元油位窗口觀察發(fā)現(xiàn)C相電磁單元絕緣油嚴(yán)重黑化，A、B相油外觀檢查正常。判斷C相電磁單元內(nèi)部發(fā)生了嚴(yán)重的高能放電，屬于危急缺陷，為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行隨即將該CVT采取退運(yùn)措施，進(jìn)行檢查性試驗(yàn)。

2 檢查及試驗(yàn)情況

根據(jù)故障現(xiàn)象和帶電檢測結(jié)果分析，懷疑造成故障的原因有四個(gè)：一是電容分壓器電容元件擊穿，造成電磁單元分壓過高發(fā)生放電發(fā)熱；二是電磁單元內(nèi)部存在異物，造成懸浮放電；三是二次繞組存在匝間短路，造成二次電壓波動(dòng)和電流制熱；四是絕緣油受潮，發(fā)生高電位對外殼放電，造成電壓異常和發(fā)熱。

拆回后，試驗(yàn)人員首先對整體進(jìn)行了高壓試驗(yàn)，結(jié)果如表1、2、3、4所示。

表1 介損及電容量試驗(yàn)

表2 絕緣電阻試驗(yàn)

表3 二次繞組直流電阻試驗(yàn)

表4 變比試驗(yàn)

通過以上試驗(yàn)結(jié)果分析可知，二次繞組直流電阻值與交接值無明顯變化，基本排除了二次繞組匝間短路的可能性。而通過其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，故障應(yīng)該是發(fā)生在電磁單元內(nèi)。

為進(jìn)一步確定故障性質(zhì)，對電磁單元變壓器油進(jìn)行了油耐壓及油中微水測量，其中油耐壓6.9 kV （標(biāo)準(zhǔn)≥35 kV） 、油中微水含量476 mg/L （標(biāo)準(zhǔn)≤35 mg/L），判斷C相電磁單元絕緣油嚴(yán)重受潮。

3 解體檢查情況

將CVT電磁單元與電容單元斷開，發(fā)現(xiàn)電磁單元絕緣油全部呈黑色，一次引線及屏蔽層有發(fā)黑、燒糊現(xiàn)象，剖開外層絕緣白布帶，觀察一次線圈和微調(diào)線圈，可見一次繞組與鐵心之間的絕緣紙板燒損面達(dá)30%～40%，呈現(xiàn)出弧狀燒損面。一次線圈也有燒損面，明顯存在過熱，部分存在碳化現(xiàn)象，表明電磁單元內(nèi)部發(fā)生了嚴(yán)重放電。CVT電磁單元解體情況如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 電磁單元一次繞組引線檢查

圖3 電磁單元一次繞組屏蔽層檢查

圖4 電磁單元一次繞組與鐵心間絕緣紙板檢查

圖5 電磁單元鐵心檢查

解體后，采用正接線對電容單元進(jìn)行介損和電容量測量，與解體前試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比結(jié)果如表5所示?？芍粠щ姶艈卧獣r(shí)，所測電容單元介損及電容量正常，排除電容單元部分分壓電容擊穿、短路等電氣故障的可能性。

表5 C相解體后介損及電容量結(jié)果對比

4 故障分析

由診斷性試驗(yàn)和解體檢查情況可知，故障相CVT電容單元無問題，故障的主要原因是運(yùn)行中電磁單元絕緣油受潮，高電位的一次繞組對地發(fā)生嚴(yán)重放電。

導(dǎo)致絕緣受潮的主要原因是密封受損，潮氣進(jìn)入電磁單元內(nèi)部。

因該CVT運(yùn)行中未承受過電壓，為判斷放電發(fā)生的原因，對正常相A、B相進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)C相電磁單元排氣孔處無密封圈，如圖6、圖7所示。

圖6 故障相排氣孔無密封圈

圖7 正常相排氣孔無密封圈

5 結(jié)語及建議

（1） 結(jié)語。

紅外精確測溫與絕緣油等試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)合可有效判斷CVT內(nèi)部故障。

該220 kV變電站110 kV I母5×14CVT C相運(yùn)行中故障的原因?yàn)镃相電磁單元排氣孔無密封圈，導(dǎo)致電磁單元絕緣油在運(yùn)行中受潮，絕緣強(qiáng)度下降，造成一次繞組對地放電。而絕緣油受潮導(dǎo)致電磁單元電容量增加，CVT下節(jié)所分電壓降低，二次電壓異常。

該故障的發(fā)生根源為CVT制造廠家在制造工藝把關(guān)上不嚴(yán)，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)存在疏漏。

（2） 建議。

督促廠家加強(qiáng)對設(shè)備制造工藝把關(guān)，該廠家同型號產(chǎn)品已出現(xiàn)過因設(shè)計(jì)不合理、安裝工藝控制不良，阻尼器外罩與油箱壁搭接，導(dǎo)致的電磁單元發(fā)熱問題，不能排除其余同型號設(shè)備出現(xiàn)同類故障的可能性，建議對同型號設(shè)備加強(qiáng)日常巡視及紅外測溫。

高溫大負(fù)荷期間，加強(qiáng)對CVT等設(shè)備的紅外精確測溫，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。建議制造廠加強(qiáng)漆包線、連接線等原材料的絕緣強(qiáng)度，在工藝制造上從嚴(yán)把關(guān)，嚴(yán)格進(jìn)行出廠試驗(yàn)，切實(shí)有效地防止類似故障的發(fā)生。