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(xué)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(zhì)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(dǎo)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(nèi)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(dǎo)致絕緣劣化的故障發(fā)展機理，并提出加強密封性的預(yù)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(cè)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(nèi)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(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》要求CVT溫差不超過2～3 K，認定該設(shè)備缺陷等級為危急缺陷。

2021年11月22日18時59分，按調(diào)控令將該變電站500 k V線路1號線由運行轉(zhuǎn)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(jié)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(zhì)損耗tgδ為0.79%。DL／T 596—2021《電力設(shè)備預(yù)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(zhì)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(zhì)損耗因數(shù)測試結(jié)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(jié)果見表2。Q／GDW 1168—2013《輸變電設(shè)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(jié)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(nèi)表面水珠清晰可見，密封膠皮破損，邊緣開裂，電容單元內(nèi)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(jié)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(jié)論及預(yù)防措施

4.1 結(jié)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(nèi)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(dǎo)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(nèi)部電容元件放電擊穿，伴隨大量氣體產(chǎn)生，內(nèi)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(yù)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(nèi)部受潮，影響絕緣性能。