一起電容式電壓互感器故障分析

摘要：通過對一起電容式電壓互感器故障分析，結(jié)合分析結(jié)果，對故障類型及原因進(jìn)行了進(jìn)一步的分析診斷，并提出處理意見、結(jié)論及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器故障 分析

0 引言

近年來，電容式電壓互感器（簡稱CVT）由于其維護(hù)方便，主絕緣主要由分壓電容器承擔(dān)，不易造成惡性事故;運行可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單，在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。但是由于受廠家的生產(chǎn)工藝、設(shè)計、材料等因素的影響，CVT存在的質(zhì)量問題也比較多，故障率也較高，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。為了能夠及時發(fā)現(xiàn)CVT在運行中存在的內(nèi)部故障，必須定期對其進(jìn)行油色譜分析或?qū)ｍ椘詹椤?/p>

1 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)特點

電容器電壓互感器由電容分壓器和電磁單元組成。電容分壓器由C1高壓電容和C2中壓電容串聯(lián)組成。電磁單元由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器串聯(lián)組成。電容分壓器可作為耦合電容器，在其低壓端N端子連接結(jié)合濾波器以傳送高頻信號。通過電容分壓器的分壓，將分壓后得到的中間電壓（一般為10--20kV）通過中間變壓器降為100/3V或100V的電壓，為電壓測量及繼電保護(hù)裝置提供電壓信號。為了補(bǔ)償由于負(fù)載效應(yīng)引起的電容分壓器的容抗壓降，使二次電壓隨負(fù)載變化減小，在中壓回路中串接有電抗器，設(shè)計時使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到規(guī)定的負(fù)荷范圍和準(zhǔn)確級的電壓信號。在中間變壓器二次側(cè)的一個繞組上，接有阻尼器，以便能夠有效地抑制鐵磁諧振。

2 故障設(shè)備情況

110kV電容式電壓互感器其型號為：TYD110/√3-0.02H。 35kV電容式電壓互感器其型號為：TYD3-35/√3-0.02HF。

3 故障異常現(xiàn)象及試驗結(jié)果

3.1 某110kV變電站110kVI段母線電壓互感器故障

2018年10月07日，某變電站110kVI段母線電壓互感器C相二次電壓突降，為30多伏，經(jīng)保護(hù)人員現(xiàn)場檢查后，未發(fā)現(xiàn)保護(hù)方面的問題，隨后電氣試驗人員對該電壓互感器進(jìn)行了電氣診斷性試驗及油色譜試驗，電氣診斷試驗項目主要有絕緣電阻測試、介損測試及直流電阻測試，試驗結(jié)果如下表：

3.1.1絕緣電阻試驗：（MΩ）

3.1.2介損及電容量試驗：

3.1.3直流電阻測試：（Ω）

3.1.4絕緣油色譜試驗：

（1）電氣試驗項目雖在合格范圍內(nèi)，但C相做介損試驗時一次側(cè)電壓達(dá)不到2.5kV的要求，僅為281.6和291.5伏;

（2）色譜分析乙炔超過注意值30多倍，氫氣超過注意值10倍，總烴超過注意值200多倍，通過對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，其特征氣體含量均超過規(guī)程規(guī)定的注意值很多，利用特征氣體法可初步判斷該電壓互感器內(nèi)部存在過熱兼放電故障。

4 色譜綜合分析判斷故障

對于故障1色譜分析結(jié)果不合格的設(shè)備，由于規(guī)程規(guī)定在電壓互感器中，乙炔含量的注意值為3uL/L，氫氣含量的注意值為150uL/L，總烴含量的注意值為100 uL/L，針對該相（C相）電壓互感器乙炔、氫氣、總烴含量均嚴(yán)重超過注意值，故做出如下分析判斷：

（1）特征氣體法判斷：

結(jié)合上述分析結(jié)果，得到的結(jié)果都是總烴含量較高，甲烷大于乙烯含量，乙炔占總烴量的2%以下，它符合過熱故障的特征氣體，因此，可初步判斷該電壓互感器內(nèi)部存在過熱故障。

（2）利用IEC三比值法判斷：

根據(jù)三比值的計算方法及判斷原則，分別將乙炔、乙烯、甲烷、氫氣、乙烷五鐘氣體的含量帶入三對比值（乙炔/乙烯、甲烷/氫氣、乙烯/乙烷）中進(jìn)行計算，得出比值編碼為“021”，對照故障性質(zhì)的判斷，得出故障類型為300℃---700℃的中溫過熱故障，這與特征氣體法判斷結(jié)果相吻合。

（3）利用羅杰斯法四比值法判斷：

根據(jù)四比值的計算方法及判斷原則，同理將乙炔、乙烯、甲烷、氫氣、乙烷五鐘氣體的含量帶入四對比值（甲烷/氫氣、乙烷/甲烷、乙烯/乙烷、乙炔/乙烯）中進(jìn)行計算，得出四比值編碼為“2010”，對照故障性質(zhì)的判斷，得出故障類型為一般過熱故障。

5 利用色譜分析結(jié)果對故障設(shè)備故障源溫 度的估算

針對故障1色譜分析結(jié)果，由于三比值和四比值等判斷方法都能反映出比值與溫度的依賴關(guān)系，通常情況下，當(dāng)故障點溫度超過400℃時，比值與溫度成直線關(guān)系急劇上升。所以，針對該類型故障的互感器，將乙烯和乙烷的含量帶入溫度估算公式：T=322log（C2H4/C2H6）+525中，經(jīng)計算，其故障源溫度約為624.66℃，介于300℃--700℃之間，屬于中溫過熱，通過對故障源溫度估算，結(jié)合其他故障判斷方法，可診斷為該電壓互感器存在內(nèi)部過熱并兼有放電性故障。

6 故障設(shè)備絕緣油透明度及氣味的判斷

由于故障1設(shè)備從分析結(jié)果來看故障發(fā)生在電磁單元，所以將故障互感器電磁單元中的絕緣油置于光線充足的地方，觀察后發(fā)現(xiàn)其顏色呈暗淡黃色并且粘度較大，不是呈透明且略帶藍(lán)色，另外，用鼻子嗅發(fā)現(xiàn)氣味中帶有刺鼻的燒焦味，由此可判斷該電壓互感器內(nèi)部存在傷及到了設(shè)備內(nèi)部絕緣材料的過熱或放電故障。

7 故障原因分析

對于像CVT這種設(shè)備，其故障多見于下列原因：

（1）絕緣受潮。當(dāng)設(shè)備直接進(jìn)水受潮時，往往絕緣突然擊穿，導(dǎo)致事故發(fā)生。這種事故是無法預(yù)知的。但是運行中少油設(shè)備絕緣有很多是緩慢受潮的，這時從設(shè)備底部取油樣分析油中溶解氣體含量并配合其他判斷方法進(jìn)行故障原因的判斷。

（2）制造質(zhì)量問題。由于制造質(zhì)量不良，如絕緣不清潔，絕緣包繞松散，絕緣層間有皺折、空隙、少放電屏而造成均壓效果不佳，真空處理不徹底等。這類質(zhì)量缺陷會使設(shè)備在運行中發(fā)生局部放電，嚴(yán)重時會發(fā)生樹枝狀放電，產(chǎn)生乙炔氣體。

（3）末屏引線或接地線接觸不良，甚至斷線引起火花放電。這種情況在尚未導(dǎo)致絕緣擊穿前，火花放電將產(chǎn)生大量的氫氣、乙炔和其他烴類氣體，當(dāng)放電涉及固體絕緣時，還產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳。

8 結(jié)論

上述電容式電壓互感器不論是電氣診斷性試驗，還是絕緣油色譜分析試驗結(jié)果都不符合規(guī)程規(guī)定，不能投入運行，需立即更換。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查 操敦奎編著

[2] 變壓器油及相關(guān)故障診斷處理技術(shù) 錢旭耀編著

[3] 電氣設(shè)備故障檢測診斷方法及實例 陳蕾編著

作者簡介：

任曉麗 女，1974年04月16日，甘肅省張掖供電公司變電運檢室電氣試驗班工作負(fù)責(zé)人，技師，助理工程師.