電壓互感器電纜絕緣受損造成二次電壓異常分析

2018-05-17 06:02:42宋宏源

電子測試 2018年8期

宋宏源

（國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司，山西太原，030032）

0 引言

電壓互感器作為重要的一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。同時，電壓互感器是一種公用設(shè)備，無論是互感器本身出現(xiàn)問題，或者是其二次回路出現(xiàn)問題，都將給二次系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。保障電壓互感器及其二次回路的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

1 特高壓電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)

1000kV電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)為單相單柱式結(jié)構(gòu)，它由電容分壓器和電磁單元兩部分組成，采用非疊裝式結(jié)構(gòu)，即電容分壓器與電磁單元是分開安裝的結(jié)構(gòu)型式，如圖1-圖2所示。

圖1 1000kV電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)

圖2 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)

1.1 電容分壓器主要由電容器芯體、金屬膨脹器及瓷套等組成

（1）電容器芯體是電容分壓器的核心，為相串聯(lián)的多個電容元件的組裝體。電容器組由5節(jié)套管式電容分壓器疊裝而成，每節(jié)電容分壓器單元裝有數(shù)十只串聯(lián)而成的膜紙復(fù)合介質(zhì)組成的電容元件，并充以絕緣油密封。電容器起到隔離工頻高壓電的作用。

（2）膨脹器是電容分壓器必不可少的部件。當(dāng)溫度變化的時候，電容器內(nèi)部絕緣油的體積發(fā)生變化，為保證電容分壓器內(nèi)壓恒定，用膨脹器來補(bǔ)償油體積的變化。

1.2 電磁單元中有四個部件，它們是中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、阻尼器及補(bǔ)償電抗器兩端的限壓器

（1）中間變壓器實際上是相當(dāng)于20kV～35kV電壓等級的電磁式電壓互感器。（2）補(bǔ)償電抗器的作用是降低負(fù)荷對準(zhǔn)確級的影響。（3）補(bǔ)償電抗器的電感調(diào)節(jié)方式分為兩種：調(diào)抽頭式及調(diào)鐵芯氣隙式。調(diào)抽頭的電感調(diào)節(jié)是分級式調(diào)節(jié)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固；調(diào)鐵芯氣隙式的電感連續(xù)可調(diào)，但鐵芯固定不夠牢固。

電壓互感器二次回路嚴(yán)禁短路，因為其本身阻抗很小，若二次短路，電流增大，影響保護(hù)誤動，極易損壞設(shè)備。

2 電壓互感器二次電壓異常案例分析

2.1 事件情況

2018年1月1日14時58分07秒，某站監(jiān)控后臺告警：#1主變第一套主變保護(hù)SGT-756、第二套主變保護(hù)PCS-978G高壓側(cè)PT異常動作，第一套主變保護(hù)SGT-756過激磁告警動作，#1主變高壓側(cè)零序電壓異常動作；監(jiān)控系統(tǒng)顯示：#1主變1000kV遙測電壓A相536.68kV、B相719.84kV、C相585.66kV，其它遙測電壓未見異常。

2.2 現(xiàn)場檢查情況

異常發(fā)生后，現(xiàn)場人員立即啟動應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，加強(qiáng)電壓監(jiān)視，開展檢查。現(xiàn)場檢查保護(hù)裝置：第一套主變保護(hù)SGT-756過激磁發(fā)信燈亮，Ua電壓53.32V， Ub電壓72.42V，Uc電壓58.26V；第二套主變保護(hù)PCS-978G報警燈亮，Ua電壓74.36V，Ub電壓29.31V，Uc電壓66.36V，零序電壓69.43V，負(fù)序電壓4.18V；#1主變故錄裝置顯示：#1主變高壓側(cè)Ua電壓53.53V，Ub電壓72.558V，Uc電壓58.35V，3U0電壓6.851V，正序電壓61.071V，負(fù)序電壓1.382V，零序電壓10.66V；#1主變高壓側(cè)測控顯示Ua電壓53.648V，Ub電壓72.33V，Uc電壓58.64V。運(yùn)維人員立即對二次回路進(jìn)行檢查，端子箱及保護(hù)等二次裝置接線未見松動。

重點(diǎn)檢查一次設(shè)備運(yùn)行情況，每隔5分鐘對#1主變1000kV電壓互感器進(jìn)行紅外測溫監(jiān)視，現(xiàn)場檢查#1主變1000kV電壓互感器未發(fā)現(xiàn)異常聲響和氣味，油位及測溫均正常。

運(yùn)維人員將異常信息并將檢查情況及時匯報調(diào)度?，F(xiàn)場運(yùn)維人員依調(diào)令退出#1主變雙套電壓后備保護(hù)后，隨即對1000kV側(cè)電壓互感器二次回路電壓進(jìn)行測量檢查，保護(hù)小室PT轉(zhuǎn)接柜內(nèi)電壓與保護(hù)等裝置顯示一致，現(xiàn)場端子箱電壓檢查結(jié)果如表1所示。

表1 電壓二次回路檢查電壓值

根據(jù)測量結(jié)果，基本排除端子箱至保護(hù)小室二次裝置回路存在問題，初步判斷#1主變1000kV側(cè)B相電壓互感器二次電壓輸出異常原因為電壓互感器本體或者電壓互感器到PT端子箱之間電纜受損造成電壓異常。

檢查過程中，運(yùn)維人員對#1主變1000kV電壓互感器紅外測溫監(jiān)視發(fā)現(xiàn)，電磁單元油箱A相-10℃，B相-1.6℃，C相-8.7℃（環(huán)境溫度-9℃），溫差大約為8K，為了避免造成設(shè)備損壞，運(yùn)維人員提緊急票申請將#1主變由運(yùn)行轉(zhuǎn)為冷備用，隔離#1主變1000kV側(cè)電壓互感器。

搶修人員到達(dá)現(xiàn)場后檢查發(fā)現(xiàn)：#1主變高壓側(cè)三相CVT試驗數(shù)據(jù)與出廠及交接試驗數(shù)據(jù)基本一致未見異常，且異常時設(shè)備溫升8K也不超過設(shè)備廠家允許溫升55K，綜上認(rèn)為CVT設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行；對#1主變1000kV側(cè)CVT到端子箱之間電纜絕緣測試，發(fā)現(xiàn)B相電纜N600’（第二繞組）、B603（第三繞組）兩芯對地絕緣為3.4MΩ，兩芯間存在金屬接觸。根據(jù)檢測結(jié)果確認(rèn)#1主變1000kV側(cè)電壓異常原因為B相電壓互感器至PT端子箱間電纜絕緣損壞造成。隨后對電纜進(jìn)行開挖檢查，發(fā)現(xiàn)電纜有受損，纜芯絕緣損壞；其余電纜及二次設(shè)備檢查無異常。

2.3 現(xiàn)場處置情況

根據(jù)檢測結(jié)果，制定處置方案。將故障電纜進(jìn)行開挖檢查，發(fā)現(xiàn)電纜從CVT二次接線盒向下6.12米處存在破口（見圖3），破口處電纜鎧甲破損（見圖4），破口處在水平管內(nèi)。從破口處撥開電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜芯之間有冷凝水（見圖5），#2、#7電纜芯破皮（見圖6），纜芯破皮原因為電纜鎧裝受損時纜芯受到擠壓，絕緣損壞，需要更換電纜，才能從根本上消除隱患。

圖3 CVT二次接線盒穿管開挖

圖4 電纜鎧甲破損

圖5 撥開的電纜有冷凝水

圖6 破損的電纜電纜型號

為ZB-KVVP2-22-1kV-10×6，10芯 6mm2，型號非常規(guī)，現(xiàn)場確定對受損電纜進(jìn)行更換方案，同類型電纜ZB-KVVP2-22-1kV-10×6絕緣測試合格后替代破損電纜。#1主變恢復(fù)送電，后臺#1主變高壓側(cè)電壓顯示正常，現(xiàn)場檢查#1主變雙套主保護(hù)裝置、測控裝置、計量裝置電壓采樣均無異常，對#1主變高壓側(cè)CVT測溫?zé)o異常。

2.4 事件原因及暴露問題

2.4.1 事件原因

經(jīng)過調(diào)查，此次質(zhì)量事件主要原因是施工單位在對#1主變1000kV側(cè)B相CVT電纜施工時，施工單位未按照施工工藝以及規(guī)范要求施工，致使B相電纜從CVT二次接線盒向下6.12米處存在破口（直埋管深度不符合要求），破口處電纜鎧甲破損，從破口處撥開電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜芯之間有冷凝水，#2、#7電纜芯破皮（電纜鎧裝受損時纜芯受到擠壓），絕緣損壞。近期由于晝夜溫差大，冷凝水進(jìn)入破口處造成電纜芯絕緣降低，電壓異常。

2.4.2 暴露的問題

（1）因交接試驗結(jié)果正常，運(yùn)行單位在跟蹤驗收過程中未能及時發(fā)現(xiàn)異常。

（2）基建現(xiàn)場工程管控不嚴(yán)格。通過對故障電纜的檢查，發(fā)現(xiàn)其電纜管道的埋深不滿足設(shè)計院要求的：“電纜保護(hù)管埋深大于700mm”，實際檢測1#主變1000kV側(cè)B相CVT電纜開挖處小于700mm，電纜入溝處大于700mm（見圖7）；同時未能及時發(fā)現(xiàn)電纜的破損。

2.5 防治對策

（1）對全站電纜型號進(jìn)行核查，將非常規(guī)電纜列入年度計劃采購。（2）認(rèn)真開展#1主變1000kV側(cè)CVT電壓異常事件的分析總結(jié)，完善應(yīng)急處置預(yù)案，進(jìn)一步提升變電站現(xiàn)場人員的應(yīng)急處置能力。（3）在改擴(kuò)建過程中，加強(qiáng)電纜的到貨驗收，認(rèn)真做好交接試驗；重視安裝工藝，在驗收中實行全過程管控，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。