220k V電容式電壓互感器N點懸浮放電故障分析

陳 巍 李 峰 王 靜 毛 玲 周 琦

1.國網河南省電力公司 河南 鄭州 450000 2.國網鄭州供電公司 河南 鄭州 450000

引言

該文對電壓互感器中的常見故障進行了分析,闡述了電壓互感器的概念與分類,對電壓互感器中常見的故障進行了說明,介紹了電壓互感器常見故障的診斷方法,最后總結了電壓互感器常見故障的重點及要點,旨在通過對電壓互感器常見故障的分析,解決電壓互感器故障,促進電力系統的發展。

1 現場情況及處理

2016年11月5日,110k V開關站運行人員在巡檢高壓室高壓柜時,發現10k VⅠ段2號并網線開關柜內有異常響聲,高壓柜后面有“嗞嗞”的連續響聲。運行人員立即向站長及車間領導匯報。為了避免發生大面積停電事故,車間領導決定立即進行停電處理。停電檢查柜內真空斷路器滅弧室,上、下隔離刀閘動、靜觸頭,下端出線電纜頭都沒發現明顯的異樣。分析認為,電纜頭相間絕緣不好,或上、下隔離刀閘的動、靜觸頭接觸不良造成放電異常的可能性較大。于是,清理出線電纜頭灰塵,加大三相電纜頭間的距離,對刀閘觸頭涂上一層薄薄均勻的導電膏。處理完畢進行試送電,“嗞嗞”聲依然存在。該斷路器是柜式真空斷路器,將柜內上、下隔離刀閘拉開,斷路器合閘,對該斷路器進行整體對地耐壓試驗。試驗人員對該斷路器三相短接加壓,當電壓升至8k V左右便聽到有輕微的放電聲,故障就在上、下隔離刀閘之間的回路。試驗人員對該斷路器進行相間耐壓試驗,斷路器處于合閘狀態,對試驗相加壓,其他兩相及外殼接地。對B相進行加壓,A、C相接地時,電壓升至8k V 左右,“嗞嗞”放電聲響了起來,而A、C相加壓升至16k V時,無異常響聲。確定故障回路在B相。接著,試驗人員對該斷路器B相做斷口耐壓試驗,上端口對地試驗正常,而下端口升壓至8k V 左右,“嗞嗞”放電聲又響了起來。對該電流互感器內壁進行清理,調整母線位置,更換熱縮套管。送電后,一切恢復正常。

2 220k V電容式電壓互感器N點懸浮放電故障分析

2.1 CVT拓撲結構及工作原理 CVT是一類以電容為主要分壓單元的電壓測量裝置。由CVT的電氣原理圖可知,其通過高壓電容C1直接與高壓設備連接,經過中壓電容C2的分壓作用,將電壓輸入至中間電壓變壓器T中。由此可知,T的一次側輸入電壓要明顯低于線路電壓U1,因此在制造工藝上即可降低對T的絕緣水平和耐壓等級的要求。在理論情況下,T的輸入電壓即為電容C2上的分壓,計算為：式中k為分壓系數,分壓系數的設計需配合中間電壓變壓器的實際變比,由公式可知分壓系數只與兩電容大小有關。帶載波通信功能的CVT 在正常使用高頻通信功能時,其接線方式如圖4所示,由圖可知N 點未直接接地,而是連接到結合濾波器上。結合濾波器是連接在電容式電壓互感器的低電壓端與電力線載波機的高頻電纜之間的帶通或高通濾波設備,在電力線和高頻電纜之間傳輸載波信號。結合濾波器的核心功能是采集輸電線中的高頻通信信號,因此其內部設有排流線圈,將來自CVT 末端的工頻電流接地。因此相對N點的工頻電壓和電流而言,連接結合濾波器的實際效果等同于接地。如果不使用高頻通信功能,則CVT 的N 點必須可靠接地。不同類型的CVT具有較多相同大小的參數,分壓電容數值的差異主要決定其額定負載的大小。因此分析某一種CVT的N點懸浮放電缺陷機理對于其它型號的CVT具有普遍參考性。

2.2 診斷電壓互感器局部放電故障 電壓互感器的局部放電故障比較復雜,在使用常規的診斷方法對電壓互感器的局部放電故障進行診斷時會受到許多不確定因素的影響,導致故障診斷不能正常進行。所以,在診斷電壓互感器的局部放電故障時必須摒棄傳統的診斷方法,選擇新的診斷方法,目前主要采用的診斷方法是電子測量技術,電子測量技術主要是通過在線監測的方式對電壓互感器的放電過程進行掌握,另外,還可以進行局部放電試驗,通過試驗診斷電壓互感器的局部放電故障。

2.3 懸浮放電的隱性特征分析 針對本次缺陷,實測N 點對地的電壓為981V,對應的壓變二次電壓約為63V,對于保護系統來說是正常范圍內的電壓波動,所以并不會產生任何告警信號。加之實際運行時壓變接線盒中的異常放電并沒有明顯的外部特征,所以巡視中難以發現。若N 點的放電間隙足夠大,則產生間隙放電的電壓差則足夠高,此時會導致壓變二次電壓的顯著升高,保護系統將會發出告警。但是對于僅使用線路壓變進行檢無壓時,二次電壓的異常升高也不會經過保護系統產生報警信號,因此缺陷具有極強的隱蔽性。

結語

針對本次故障案例中所述的缺陷以及本文的理論分析可知,本次缺陷產生的主要原因是由于線路壓變末端連接的結合濾波器拆除后未核對壓變的二次接線而導致末端N點持續對接地點放電,積累產生了擊穿漏油的故障。此故障對今后高頻保護改造施工以及變電運維巡視具有極高的警示作用,具體建議有：(1)壓變末端拆除結合濾波器后應仔細核查壓變的二次接線方式,并應體現在工作票中,以避免漏查。在進行過壓變接線改動工作后,運維人員應核查和記錄壓變二次電壓,持續性的電壓升高應當引起重視。(2)若在巡視中發現壓變接線盒中有異常放電聲應檢查接線是否正確。對于確有懸浮放電問題存在時,不可盲目操作,應先測量放電電壓,并根據電壓等級采取針對性的措施進行處理,必要時應停電處理。