幾起電容式電壓互感器故障分析

張春燕

(1.華北電力大學，北京102206；2.揚州供電公司，江蘇揚州225009)

電容式電壓互感器與電磁式電壓互感器相比具有絕緣性能好、耐壓水平高、不易與斷路器斷口電容產生諧振、生產成本低、可兼作高頻通信等諸多優點，在高壓電網中使用的范圍很廣。揚州地區110kV以上電壓互感器中電容式電壓互感器的使用比例達到75%。其運行可靠性雖相對較高，但在運行中也曾發生故障，文中對3起不同類型的電容式電壓互感器故障實例進行分析以供參考。

1 二次電壓異常升高

1.1 故障概況

2010年5 月某變電站110kV正母壓變發生二次電壓不平衡故障，該壓變為電容式電壓互感器，型號為WVB110-20H。故障時二次電壓分別為：A相77.8V，B相66.55V，C相66.54V。A相電壓較B，C相增高17%，現場檢查該互感器無滲油及異常響聲，初步分析A相電容單元內部故障。

1.2 診斷試驗

對故障設備隔離后使用自激法進行了診斷試驗[1]，結果及上次試驗數據如表1所示。故障后C1電容量與介損均增大，電容量與銘牌值相比增大7.2%（規程要求電容量≤±2%，介損＜0.5%），C2正常。由此分析，C1內部有電容屏擊穿導致電容量增大，中間壓變的一次電壓Uc2=U×C1/（C1+C2）也隨之增大，這與現場二次電壓上升的現象是一致的。

表1 電容量及介損試驗數據

1.3 解體檢查

對該電容式電壓互感器解體發現，電容約1/3電容屏露出油面暴露在空氣中，引起主電容屏內部絕緣強度不夠，引發4～5片電容屏發熱變形。進一步解體發現電容單元與電磁單元連通的密封圈嚴重變形導致電容單元絕緣油滲入電磁單元，電磁單元油位上升。

1.4 小結

該故障是由于密封圈安裝時主電容單元的絕緣油滲漏至電磁互感器單元所致。設備巡視時運行人員未對電磁單元的油位上漲及時關注，未能在故障初期及時發現。

2 電磁單元有異常發熱點

2.1 缺陷概況

2006年紅外測溫發現某變電站220kVⅡ母壓變B相圖譜異常。該電容式電壓互感器型號為WVB220-10H，圖譜顯示電磁壓變單元一異常發熱點達40℃，較正常高15℃，二次電壓無異常。

2.2 分析判斷

采用圖像特征判斷法結合同類比較判斷法[2]進行綜合分析，發熱源是一個點，根據電容式電壓互感器電磁單元的結構判斷該位置是阻尼電阻，可能是阻尼電阻螺栓離箱壁太近造成環流引起發熱。

2.3 現場檢查處理

停電后首先對該壓變進行了例行試驗，無異常。進而對電磁單元進行檢查，發現阻尼電阻的螺桿碰觸箱壁，即對阻尼電阻安裝位置進行了調節，重新投運后測溫恢復正常。

2.4 小結

該缺陷是因為生產廠制造工藝不良所致，該類缺陷初期不影響設備運行，運行巡視也不易發現，但若長此以往會使絕緣油質裂化而導致嚴重的故障。

3 電磁單元整體發熱

3.1 缺陷概況

2010年紅外測溫發現某變電站110kV線路壓變B相圖譜異常。該電容式電壓互感器型號為WVL110-10H，電磁單元整體發熱，最高溫度近90℃，判斷為電磁單元故障，立即將設備停運。因為該電壓互感器為備自投檢無壓專用壓變，電壓監測數據不上傳，考慮到設備及檢修人員的安全，未安排現場測控裝置調閱實時電壓數據。

3.2 解體試驗及分析

對故障互感器進行了相關試驗，因電容式電壓互感器介損試驗是從壓變二次側升壓激磁進行，而壓變單元故障致使無法升壓，介損試驗無法進行，絕緣電阻測試顯示電容單元C2末端δ點對地絕緣為0。將電容單元和電磁單元分離，對電容單元進行了電容量及介損試驗，結果如表2所示。

表2 電容單元試驗數據

故障后電容量與介損數據與上次例行試驗數據相比無明顯變化，可判斷電容單元未發生故障[3]。

對電磁單元進行解體分析及試驗，電磁單元中絕緣油經歷高溫放電后顏色呈墨綠色。空載試驗一合閘電流就達數安培，無法進行。隨后進行了中間壓變一二次直流電阻（如表3所示）和絕緣電阻試驗，繞組間絕緣電阻大于1000MΩ。

表3 線圈直流電阻試驗數據

試驗數據顯示，故障后一次繞組電阻值與出廠值的誤差為11.6%（規程要求≤10%），二次繞組試驗數據正常，初步分析是一次繞組存在匝間短路。從外觀觀察，電磁單元中的阻尼器及補償電抗器無異常，對電磁式電壓互感器進一步解體檢查，互感器鐵心無異常，一次繞組絕緣損壞，因故障發展嚴重無法準確判斷故障的初始位置，參與解體的廠方技術人員分析是因一次繞組的調壓繞組匝間絕緣損壞繼而向內外延伸導致故障進一步發展。

3.3 小結

這是一起較為嚴重的設備故障，推測分析，該互感器電磁單元一次繞組調壓繞組部分絕緣薄弱，在運行中進一步惡化導致一次繞組絕緣故障，該設備是檢無壓用的線路壓變，電壓檢測量未上傳，若不及時發現并停運設備將導致設備爆炸的惡性故障。

4 結束語

電容式電壓互感器故障主要分為電容單元故障和電磁單元故障，二次電壓監測和紅外測溫是發現電容式電壓互感器故障及早期缺陷的有效手段。建議所有的電容式電壓互感器均應具備二次電壓監視功能，對于系統中檢無壓用的電壓互感器，目前無電壓監測信號上傳，建議增加此信號。同時對電容式電壓互感器應加強紅外測溫工作，其電容單元故障時溫差較小（通常0.5～1 K），測溫后應使用相應軟件進行精確分析；電磁單元若發生整體溫升或者局部過熱應結合溫升數值、故障部位及油試驗數據進一步檢查分析。采用紅外測溫與電壓監視相結合的監測手段，能及時有效地發現各類電容式電壓互感器的缺陷，保證該類設備的穩定運行。

[1] Q/GDW168—2008，輸變電設備狀態檢修試驗規程[S].

[2] DL/T664—2008，帶電設備紅外診斷應用規范[S].

[3] 何子東，付煒平，霍春燕.紅外監測診斷電容式電壓互感器故障分析[J].高電壓技術，2008（6）：227-229.