一起電容式電壓互感器缺陷分析

國網保定供電公司 楊 彬 劉 山 王立兵 劉 濤 齊紅斌 趙京生

一起電容式電壓互感器缺陷分析

國網保定供電公司 楊 彬 劉 山 王立兵 劉 濤 齊紅斌 趙京生

本文對一起電容式電壓互感器缺陷進行了分析。結合設備歷年停電試驗數據，重點分析該電容式電壓互感器缺陷形成的原因，對缺陷設備進行了解體檢查。最后提出了幾點建議措施，為試驗人員提供此類缺陷判斷的參考依據。

電容式電壓互感器；缺陷；電容量；措施

引言

電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformers，簡稱CVT）作為一種電壓變換裝置應用于電力系統，主要用作供電側量儀表、繼電保護裝置或者控制裝置的電壓信號取樣設備，它接于高壓設備與地之間，將系統電壓轉換成二次電壓[1-3]。電容式電壓互感器由電容分壓器、電磁單元（包括中間變壓器和電抗器）和接線端子盒組成，110kV電容式電壓互感器如圖1所示。

圖1 電容式電壓互感器外觀圖及原理接線圖

通過電氣試驗，可以及時發現電容式電壓互感器的絕緣缺陷，對于確保電網和設備安全意義重大。尤其介質損耗因數及電容量的測量，是電容式電壓互感器絕緣預防性試驗中的重要項目之一[4]，它是一項靈敏度很高的試驗項目，能有效地檢查設備絕緣受潮、油脂劣化以及嚴重的局部缺陷等[5]。

1 缺陷情況

2013年07月13日，天氣晴，濕度65%，溫度30℃。我班組在110kV某變電站停電例行試驗工作中發現，110kV5號母線B相電容式電壓互感器上節C1電容量嚴重超標，初步判斷該相電容式電壓互感器存在缺陷。

設備信息：

型號： TYD110/√3-0.02H 額定電壓： 110/√3絕緣介質： 油浸式 額定變比： 110/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1產品代號： GB/T4703 出廠編號： 05-2518出廠日期： 2005年8月 投運日期： 2005年12月11日

2 檢查試驗情況

110kV5號母線電容式電壓互感器歷次停電試驗數據如下所示：

試驗日期 2 0 0 5 . 1 0 . 2 9（交接）2 0 0 8 . 3 . 2 0（例行）2 0 1 3 . 7 . 1 3（例行）A C 1 介質損耗因數 0 . 0 0 0 6 8 0 . 0 0 0 4 9 0 . 0 0 0 8 2電容量（p F） 2 9 7 2 0 2 9 5 8 0 2 9 6 4 0 C 2 介質損耗因數 0 . 0 0 0 7 8 0 . 0 0 0 4 7 0 . 0 0 0 8 4電容量（p F） 6 4 9 2 0 6 4 6 3 0 6 4 7 2 0 B C 1 介質損耗因數 0 . 0 0 0 6 1 0 . 0 0 0 4 1 0 . 0 0 0 6 6電容量（p F） 2 9 6 5 0 2 9 5 5 0 3 1 2 5 0 C 2 介質損耗因數 0 . 0 0 0 7 4 0 . 0 0 0 4 4 0 . 0 0 0 6 6電容量（p F） 6 4 1 3 0 6 3 9 4 0 6 4 0 6 0 C C 1 介質損耗因數 0 . 0 0 0 6 8 0 . 0 0 0 4 5 0 . 0 0 0 0 7 3電容量（p F） 2 9 6 4 0 2 9 5 1 0 2 9 6 5 0 C 2 介質損耗因數 0 . 0 0 0 8 0 . 0 0 0 4 9 0 . 0 0 0 5 8電容量（p F） 6 3 9 2 0 6 3 6 3 0 6 3 9 0 0

3 缺陷原因分析

根據以上停電試驗數據分析：根據《河北省電力公司輸變電設備狀態檢修試驗規程》規定[6]，10kV下的tanδ值不大于0.002，每節電容量初值差不超過±2%（警示值）（狀態量達到該數值時，設備已經存在缺陷并有可能發展為故障）。對比B相電容式電壓互感器的上節C1三年的介損及電容量試驗數據，2008年例行試驗數據與2005年交接試驗數據無明顯變化，但2013年C1電容量增長到了31250pF，相比2008年數據增長5.75%，超出了規程規定的2%，說明該設備已經存在缺陷，并很有可能發展為故障。

電容式電壓互感器分壓電容器電容量增加的原因一般有：內部受潮、部分電容被擊穿或者通過其它方式短路等。由于試驗結果顯示，該電容式電壓互感器的C1電容介損值正常，可能內部存在部分電容被擊穿或者通過其他方式被短路的缺陷。一旦發生此類缺陷后，剩余的完好電容層將承受比正常運行時更高的工作電壓，易造成惡性連鎖反應，從而加速整支電容器的擊穿損壞。

該電容式電壓互感器投運至今運行不足8年，根據上述試驗數據分析，初步懷疑該電容式電壓互感器由于電容單元制作工藝不良，存在局部絕緣薄弱點，導致在運行過程中C1部分電容層被擊穿短路。由于電容單元電容層是串聯結構，當部分電容被短路后，整體電容量呈現增大趨勢，從而導致停電試驗測得的電容量呈現明顯增長。

4 解體檢查

圖2 110kV5號母線B相電容式電壓互感器電容單元

圖3 電容單元C1第22餅 圖4 電容單元C1燒蝕痕跡（外觀） 第22餅燒蝕孔洞

圖5 電容單元C1第25餅 圖6 展開狀態（左為電容單元燒蝕痕跡（外觀） C1第25餅，右為第22餅）

為了進一步探究該電容式電壓互感器的具體缺陷原因，2013年8月2日，檢修人員對設備進行了解體檢查。經檢查發現：該設備電容單元C1由80個電容餅串聯組成，下節電容C2由37個電容餅串聯組成，如圖2所示，額定電壓下每個電容餅平均分壓0.543kV。第25個電容餅均有明顯的擊穿痕跡，其余部分正常，驗證了前面試驗數據得出的結論。進一步剝開電容餅，可見電容單元C1第22餅擊穿了7層電容屏，而第25餅擊穿了10層電容屏，擊穿處有明顯的燒蝕孔洞，孔洞四周有大量碳化物質（即絕緣紙、絕緣油高溫下發生化學變化產物），具體情況如圖3、4、5、6所示。

根據現場解體情況分析，進一步驗證了前文結合試驗數據結果的判斷，確定該電容式電壓互感器由于C1電容制作工藝不良，存在局部絕緣薄弱點，導致運行中部分電容層被擊穿短路，從而造成電容量明顯增長。

5 建議措施

針對本次設備缺陷，為了及早發現類似缺陷，建議做好以下幾點措施：1)對于電容式電壓互感器停電例行試驗，試驗人員應密切關注其電容量的變化，防止設備缺陷發展成電網事故。2)在今后的工作中對電容量異常的電容式電壓互感器信息進行匯總分析，以檢查是否存在由工藝或者材質等原因而導致的家族性缺陷。

6 結語

通過對停電例行檢修試驗現場一起電容式電壓互感器缺陷的分析，電氣試驗專業人員應當重視停電例行試驗中電容式電壓互感器電容量的變化，對于發生過此類缺陷的設備信息進行匯總分析，防止設備缺陷發展成為電網事故，從而保證供電可靠性。

[1]張全元．變電運行一次設備現場培訓教材[M]．北京:中國電力出版社,2009:165．

[2]陳天翔,王寅仲,海世杰．電氣試驗[M]．北京:中國電力出版社,2009:26,41．

[3]國家電網公司人力資源部．電氣試驗[M]．北京:中國電力出版社,2010:251．

[4]李建民,朱康．高壓電氣設備試驗方法[M]．北京:中國電力出版社,2001:181．

[5]楊彬,郭會永,齊征,等．電容式電壓互感器介質損耗因數的測量與分析[J]．電子世界,2014(4):117-118．

[6]Q/GDW168-2008．輸變電設備狀態檢修試驗規程[S]．

通過解體檢查發現，電容單元C1由上至下第22個、

楊彬（1984—），男，河北固安人，工程師，電氣試驗工，主要從事高壓電氣設備的檢修試驗類工作。