500kV線路CVT故障處理探析

摘 要 針對某500kV變電站一例500kV線路復電過程中線路CVT發生電壓測量故障后的事故處理，以及將其返廠解體維修后判斷得出的故障原因，提出了包括加強運行監測、紅外測溫、設備驗收等缺陷管控措施，要求制造廠加強設備生產質量管理的同時，提高設備運維的要求，有效地保證設備安全穩定運行。

關鍵詞 電容式電壓互感器（CVT）;故障分析;電磁單元;擊穿

近年來，CVT故障時有發生，影響了電力系統的安全穩定運行。本文以筆者的實際運行經驗為基礎，分析了一例500kV線路CVT復電過程中二次失壓故障的主要原因并提出今后的預防措施。

1事故經過概況

500kV庫灣變電站500kV主接線為3/2接線，每回500kV線路側均設一組CVT。2018年12月29日凌晨，500kV庫灣站對500kV庫從乙線進行由檢修轉運行的操作（單送5033邊開關，5032中開關不操作）。00時20分，500kV庫從乙線5033開關成功合閘。00時27分，監控后臺報“500kV庫從乙線PT計量電壓消失”告警，監控后臺顯示500kV庫從乙線間隔C相CVT失壓。經運行人員現場排查500kV庫從乙線間隔CVT發現：①C相所有繞組的二次空開均在合閘狀態，但測量空開上下側電壓均無壓，A、B相繞組二次電壓測量正常，與后臺顯示一致，表示二次回路正常;②三相CVT外觀正常，無異響，無漏油，紅外測溫圖譜顯示C相二次接線盒溫度比其他兩相高8攝氏度。初步懷疑 CVT 設備內部出現異常，需立即向總調申請停電進一步檢查。03時17分，500kV庫從乙線進行由運行轉檢修。

500kV庫從乙線C相CVT型號：TEMP-500IU，生產日期為2006年1月30日，投運日期為2011年6月30日（2013年11月返回上海MWB互感器有限公司進行電容器密封結構改造）。

2現場檢查、試驗及分析情況

事故發生后，檢查500kV庫從乙線線路氧化鋅避雷器三相均沒有動作，利用絕緣電阻表檢查二次電壓回路絕緣正常，通過調取故障錄波報告發現C相電壓變化曲線為非正弦波形，5033開關合閘后，在12秒的時間內電壓突變，瞬時電壓一次值最高達940kV，有效值最高為484kV，最終衰減到正常值，在七分鐘后C相電壓出現異常，電壓逐漸減少，最終C相CVT失壓。

線路轉檢修后，高壓試驗班對C相CVT二次端子箱進行開箱檢查，并調取最近一次預防性試驗前的接線照片，與現場實際接線作對比，二次接線正確無誤。檢查二次接線盒其他部分，發現500kV庫從乙線C相CVT二次接線盒內P1、P2（見圖3）接線柱之間的過電壓保護器燒毀（見圖1和圖2）。過電壓保護器裝置通常處于開路狀態，當電壓超過額定值的190%時，或當二次電流導致超過額定熱極限輸出，該裝置進入短路模式。這樣具有重新調諧CVT并限制過電壓及外部短路時所產生的二次電流的作用。保護裝置還可以用來進一步限制鐵磁諧振。如果故障時間超過30秒，保護裝置無法從短路狀態中復原，必須進行更換[1]。

高壓試驗班對500kV庫從乙線間隔C相CVT進行現場試驗：①對500kV庫從乙線C相CVT下節進行介損試驗，采用自激發從二次端子1a、1n加壓，試驗儀器無法加壓;②從500kV庫從乙線C相下節電容分壓器C2側加壓，二次測量無電壓。初步得出結論該設備勵磁單元內部故障（最終原因見解體分析情況），現場無法修復，需更換處理。2018年12月29日-2019年1月1日完成備品調撥、更換安裝試驗及投運。

3返廠試驗及解體檢查

將500kV庫從乙線C相CVT下節運至佛山局B級檢修中心后，我們拆開油箱法蘭螺栓吊起分壓器，對CVT電磁單元排油后開箱檢查，絕緣油顏色較深，油箱內部帶有刺鼻的有機物燒焦的氣味，其后對電磁單元進行分析試驗，檢查所有接線無松動，二次繞組絕緣電阻測量正常，中間變壓器二次繞組和補償電抗器P1-P2端直流電阻測量正常，測量電磁單元一次直流電阻（中壓接地開關閉合，P2端對底箱外殼）正常，但是對電磁單元底箱取油樣進行色譜微水分析，結果耐壓及微水合格，油色譜數據異常。

開箱后發現如圖3顯示分壓電容器C1尾端高壓線與中間變壓器一次繞組接線抽頭的固定絕緣接線板上有明顯的放電路徑與碳化痕跡。刮除碳化物后通過搖測絕緣發現，A、B、C三點之間放電路徑已經炭化導通（見圖4）。經分析，在500kV庫從乙線送電過程中，其中C相出現操作過電壓，導致CVT下節電容器C1尾端高壓引線（A點）電壓升高，對在接線板上的中間變壓器一次繞組末端抽頭（B、C點）放電，部件燒損程度與試品局放試驗特征和油色譜數據分析結論基本吻合。由于CVT下節電容器C1尾端高壓引線A點與中間變壓器一次繞組末端抽頭B、C點導通，導致中間變壓器無法勵磁工作，最終導致CVT二次繞組無電壓。初步判斷為由于在接線板上A點與B、C點布線不合理、距離較近且存在金屬接線端頭或螺絲尖角（不排除絕緣接線板存在裂紋等缺陷），在高電場的狀況下導致絕緣擊穿并碳化導通。

4防范及改進建議

近年來CVT在安裝、運行中，發現的制造質量問題較多，文中的例子說由于承受了運行操作中的動態沖擊電壓，而設備廠家勵磁單元內部布線不合理，存在因短時過電壓導致內部接線短路隱患，或設備廠家材質或加工工藝問題，絕緣板存在開裂隱患，這些因素在投產初期未表現出二次電壓異常，但由于元件的抗擊穿能力并沒有達到理想狀態，設備驗收質量不過關，在長期的運行或操作中，有可能會出現二次電壓測量異常，嚴重時分壓電容擊穿導致CVT爆炸。因此制造廠必須重視制造質量和安裝的正確性，優化設計細節，如內部接線端子的距離應設計合理，改善引線片周圍的電廠分布，避免該薄弱點發生擊穿[2]，或增加電纜紙以杜絕引箔毛刺對介質的損傷[3];運行人員在日常維護或在設備大修技改后，加強對設備的特巡測溫，及時發現CVT的潛在隱患;對于重要線路的CVT，也可增加在線監測裝置提高設備運行的可靠性;在應急處理方面，地市局與省公司應建立完善的備品備件調配體系，提高搶修效率，減少設備的停電檢修時間。

5結束語

綜上所述，基于一起實際的500kV線路電容式電壓互感器二次電壓失壓事故，根據應急處理、現場試驗分析以及解體檢查結果等情況，提出CVT結構設計及設備驗收的建議，明確運行人員運維重點，完善搶修流程，以能更好地保障電氣設備以及電網的安全運行。

參考文獻

[1] 上海MWB CVT電容式電壓互感器使用手冊.

[2] 曲欣，王興友，吳西博，等.一起 500 kV CVT 二次電壓異常分析及預防[J].電力電容器與無功補償，2017，38（3）：105-109.

[3] 李丐燕，張金強.一例500kV CVT 電壓測量異常分析與處理[J].高壓電器，2008，44（1）：76-77，80.

作者簡介

羅應康（1990-），男，廣東廣州人;學歷：大學本科，工程師，技師，現就職單位：廣州電網有限責任公司清遠供電局，研究方向：變電設備的維護實踐。