關(guān)于110kV變電站電壓互感器故障原因分析

謝靜靜+張強(qiáng)+黃振立+張國棟

摘 要： 變電站是電力網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在保證電力網(wǎng)絡(luò)安全可靠運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。而作為變電站設(shè)備的一種，電壓互感器一旦出現(xiàn)故障，會(huì)給變電站的穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的影響，需要電力工作人員的重視。本文筆者以110KV變電站為例，對(duì)電壓互感器故障的發(fā)現(xiàn)、診斷和處理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望可以為變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一些參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 110KV變電站；電壓互感器；故障原因

電容式電壓互感器由中間電壓電磁單元和電容分壓器組合而成，兼具電磁互感器和耦合性電容器設(shè)備的相應(yīng)功能，還具備可靠的阻尼鐵磁諧振以及較為優(yōu)良的瞬變響應(yīng)特性。但是，受工藝水平以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、過電壓、原材料選擇等因素的影響，電壓互感器在變電站的使用過程中會(huì)產(chǎn)生各類型的設(shè)備故障，使整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行受到嚴(yán)重的威脅。

1、110KV變電站電壓互感器故障的發(fā)現(xiàn)

在人們的日常生產(chǎn)生活中，110KV變電站扮演著重要的角色，其電壓互感器的運(yùn)行是否正常，對(duì)于變電站的工作效率會(huì)有直接的影響。電壓互感器在長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，會(huì)內(nèi)部溫度過高，二次輸出電壓將會(huì)出現(xiàn)異常，從而對(duì)整個(gè)變電站的正常運(yùn)行造成影響。針對(duì)這種情況，若不及時(shí)予以檢測(cè)維修，一般會(huì)導(dǎo)致變電站異常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)變電站工作人員的生命安全構(gòu)成威脅。依據(jù)變電站的常見故障分析經(jīng)驗(yàn)可知，使用電壓互感器時(shí)，若電壓互感器的同類溫差超過0.5℃，就說明其局部或整體過熱，應(yīng)及時(shí)停運(yùn)，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)修復(fù)。而電容式電壓互感器（CVT）的出現(xiàn)有效解決了這個(gè)難題，其由于價(jià)格低廉、性能較好和使用壽命較長(zhǎng)，目前已普遍運(yùn)用于變電站中，頗受人們的青睞。電容式電壓互感器除了具有普通電磁式電壓互感器的功能外，還綜合了電容器的諸多優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)用在變電站中可確保其本身溫度長(zhǎng)期處于正常狀態(tài)，不至于因局部或整體過熱而出現(xiàn)故障。雖然電容式電壓互感器在110KV變電站中是最常見的電力設(shè)備，但受其自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料和工藝水平的影響，在具體使用過程中，其若導(dǎo)致其他設(shè)備發(fā)生故障，也會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

紅外熱成像技術(shù)主要是通過非接觸方式來檢測(cè)設(shè)備溫升，診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，它具有使用安全、操作簡(jiǎn)便、時(shí)效性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，相比同類傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)，其可使停電時(shí)間大為減短，并可通過熱成像分布準(zhǔn)確判斷電壓互感器內(nèi)部存在故障的具體位置，以消除安全隱患，因而，紅外熱成像技術(shù)在電壓互感器的維護(hù)中被廣泛運(yùn)用。2016年，在對(duì)某110KV變電站進(jìn)行年度紅外測(cè)溫時(shí)，測(cè)出TV的A相最高溫度是39.9℃，B相最高溫度是37.8℃，C相最高溫度是37.4℃，其中A相和C相的溫差高達(dá)2.5℃，接下來檢測(cè)出TV二次輸出電壓出現(xiàn)異常。根據(jù)相關(guān)溫度標(biāo)準(zhǔn)，電壓互感器的三相溫差應(yīng)嚴(yán)格控制在1.5℃以內(nèi)，同類溫差應(yīng)在0.5 ℃以內(nèi)。觀察紅外熱成像儀拍攝到TV三相照片可發(fā)現(xiàn)，該TV下半部分的溫升已超過1.5℃，屬重大缺陷，根據(jù)紅外熱成像圖譜初步分析，是TV 內(nèi)部損耗過度引起的。

2. 110KV變電站電壓互感器故障分析

2.1電壓互感器結(jié)構(gòu)原理

CVT型號(hào)為TYD110/ -0.02H，為了方便對(duì)故障情況進(jìn)行說明和論述，這里給出其結(jié)構(gòu)原理圖（圖1）。該CVT由安裝在下部油箱的電磁單元和1節(jié)瓷套外殼的電容分壓器2部分組成，其中瓷套內(nèi)分別安裝了C1、C2，電容量分別為C1 =29990pF，C2 =63540pF，C1、C2經(jīng)串聯(lián)后的電容量為20373.8pF，電磁單元中CVT的一次端A′在瓷套內(nèi)，主要連接C1和C2，3個(gè)二次繞組的接線端a1、n1，a2、n2，da、dn由接線盒引出，X端經(jīng)出線盒接地。

2.2 故障原因的判斷分析

由其工作原理可知分壓電容器C2 和油箱電磁單元正常狀態(tài)下承受的額定電壓為20kV，而整臺(tái)CVT 承受的電壓為190.5 kV 若電磁單元部分對(duì)地短接不承受20kV 的電壓，二次將失去電壓輸出，對(duì)設(shè)備整相承受電壓的能力影響較小；而假設(shè)分壓電容器存在缺陷，其將承受較低的電壓，其他節(jié)承受的電壓升高，會(huì)造成整臺(tái)設(shè)備運(yùn)行異常，有二次電壓輸出但不是正常值，設(shè)備會(huì)發(fā)出異常聲音或損壞。如果電磁單元的變壓器一次端斷線，電壓將不能正常傳遞，二次失去電壓輸出，若C2 的電容量變大 二次電壓輸出會(huì)降低。由此可見，在CVT 能夠承受系統(tǒng)正常電壓的前提下，結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可確定分壓電容器本身正常。故障原因可能是：①電磁單元變壓器一次引線斷線或接地；②與電磁單元中變壓器并聯(lián)的氧化鋅避雷器擊穿導(dǎo)通；③油箱電磁單元燒壞、進(jìn)水受潮等其他故障。隨后對(duì)設(shè)備進(jìn)行解體檢查，通過電氣試驗(yàn)對(duì)故障原因進(jìn)行進(jìn)一步具體分析。

2.3 解體檢查及故障處理

當(dāng)前變電站電壓互感器故障的常見原因?yàn)榛ジ衅麟姶艈卧信c變壓器并聯(lián)的氧化鋅避雷器出現(xiàn)了擊穿導(dǎo)通現(xiàn)象。對(duì)這種情況，應(yīng)將設(shè)備底座油箱解體后進(jìn)行詳細(xì)的檢查，并檢測(cè)電磁單元中的變壓器及變壓器的繞組直流電阻，保障氧化鋅避雷器能夠正確運(yùn)作。氧化鋅避雷器的絕緣電阻值在10Ω 以下，表示其能夠正常運(yùn)行。

完成測(cè)試之后，需把電磁單元與氧化鋅避雷器分開，并針對(duì)電壓互感器的電磁單元變壓器進(jìn)行合理的測(cè)試。另外，需對(duì)接頭的接觸面進(jìn)行打磨，使之接觸面有效接觸，并對(duì)生銹螺絲進(jìn)行更換。

3.結(jié)束語

總而言之，電壓互感器是變電站設(shè)備的重要組部分，其運(yùn)行安全直接影響著變電站功能的有效發(fā)揮。變電運(yùn)行管理人員應(yīng)該充分重視起來，加強(qiáng)對(duì)于變電站設(shè)備的巡檢和維護(hù)管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障和隱患，同時(shí)采取合理有效的措施，對(duì)故障原因進(jìn)行深入分析，從源頭上消除故障，避免同類故障的重復(fù)發(fā)生，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。

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