一起220 kV 電容式電壓互感器故障分析

李紅仙

（云南電力技術有限責任公司，云南 昆明 650200）

0 引 言

電壓互感器作為電力系統中重要的電氣設備，可以將一次系統的電壓準確傳到二次側，用于電壓測量、繼電保護和自動控制等[1-2]。2018 年國家電網變電設備引發的43 起事件中，電壓互感器引發事件5 起，占比11.6%，其中因N 端與接地端子接觸不良虛接持續放電造成內部絕緣損壞事故共4 起[3]。目前，電力系統采用的主要是電容式電壓互感器。此類電壓互感器由串聯電容器分壓，然后經電磁式電壓互感器降壓和隔離，供保護、計量、儀表裝置使用。與電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器不會與斷路器斷口電容產生鐵磁諧振，耐壓水平高，且經濟性突出[4-5]。

針對一起220 kV 電容式電壓互感器N 端與接地端子虛接導致二次接線盒發熱的故障，通過現場故障分析和電壓互感器狀況檢查試驗，最終查明了事件原因。更換末屏N 端和接地端的連接線，送電投入運行后設備正常。最后，提出了預防電容式電壓互感器同類故障的措施。

1 故障簡介

2018 年6 月13 日，檢修人員在迎峰度夏專業化巡視測溫時發現，某500 kV 變電站一線路電容式電壓互感器C 相二次接線盒發熱，油箱及本體溫度無異常，檢測溫度為77 ℃，其他正常相電壓互感器二次接線盒溫度為19 ℃，環境溫度18 ℃，三相對比溫差為 52.6 K。現場一次、二次電壓運行無異常現象，油位指示在正常范圍。根據《帶電設備紅外診斷應用規范（DL/T664-2008）》要求，“電容式電壓互感器溫差0.5～ 1 K 屬電壓致熱型缺陷，電壓致熱型設備的缺陷一般定義為嚴重及以上缺陷”，C 相溫差超過1 K 屬危急缺陷，需緊急停電。該線轉檢修后，現場檢修人員進行現場檢查。

2 故障調查

2.1 電容式電壓互感器現場狀況檢查

該互感器分為上下兩節，帶過電壓保護火花間隙，生產日期2017 年1 月，投運日期為2018 年4 月25 日。現場檢修人員分別從一次設備本體、二次接線盒、二次電纜穿口等方面排查進行檢查。地腳螺栓、支架固定螺栓、機構與支架固定螺栓未見有松動跡象，電纜穿口切面處理工藝合適，電纜表皮沒有受損痕跡。現場對三相火花間隙進行導通測試，A、B、C 相不通。按照電氣性能，火花間隙正常無損壞。A、B 兩相電壓互感器末屏N 端與接地端子連接線（帶絕緣多股軟銅線）連接可靠，各接線、螺栓均已緊固。C 相電壓互感器二次接線盒檢查發現，軟銅線兩端線鼻子有一端壓接不良，存在虛接導致電壓互感器末屏N 端不可靠接地，對地端子有放電痕跡。連接線外絕緣已經燒損，軟銅線勉強連接，拆卸軟銅線時軟銅線即斷裂。

2.2 電容式電壓互感器試驗

現場用高壓介損測試儀、絕緣電阻測試儀和變比測試儀，對該電壓互感器進行電容量和介損、絕緣電阻和變比測試。試驗數據結果為：電容器極間絕緣電阻、電容器電容量初值差（初值為交接值）、電容器介質損耗因數以及二次繞組絕緣電阻，符合Q/GDW 1168-2013《輸變電設備狀體檢修試驗規程》要求，試驗數據合格。繞組直流電阻符合《XX 省電力公司電力設備交接和預防性試驗規程（2006 版）》要求，試驗數據合格。變比試驗數據符合《XX 省電力公司電力設備交接和預防性試驗規程（2006 版）》要求，規程要求變比應符合等級規定，三相各繞組誤差為1%～2%（1a1n繞組為0.2 級，2a2n 繞組為0.5 級，3a3n 繞組為3 級，dadn 繞組為3 級n），試驗數據合格。由試驗數據分析可知，絕緣試驗數據和變比數據符合規程要求，未見異常。由于CVT 油箱內部元件較多，電氣試驗考核不全面，應與油色譜試驗結果綜合判斷。

3 原因分析

停電前，該電壓互感器三相一次電壓225 V 左右，二次電壓都為58 V 左右，為正常線路的電壓值。通過電氣試驗結果顯示，上下兩節的電容量、介損和二次繞組絕緣電阻都正常。通過油色譜試驗，結果顯示油色譜試驗結果為油中無乙炔含量，電壓互感器油箱電測單元無異常。電壓互感器外觀檢查，未發現滲漏油情況。檢修人員初步判沒有發生發熱、放電現象，同時外部的發熱、放電未影響到油箱內部，發熱點位置應為二次接線盒末屏N 端與接地端子連接處。因為N端與接地端子接觸不良，存在虛接致放電發熱。若為N 端與接地端子接觸不良，N 端可能存在最高10 kV 電壓。此電壓為懸浮電壓，會對接地端子放電引起發熱。

4 事件處置情況

針對該類型的電壓互感器，一方面可能是由于設備運行中震動導致壓接連接線的螺栓慢慢變松虛接，主要方面是廠家施工工藝不規范，質量控制把關不嚴，連接線外絕緣過長導致里面軟銅線沒有完全接觸接線端子而虛接，且此類故障驗收時不易發現。上述分析可知，該電壓互感器更換C 相末屏N 端與接地端子得連接線后可以繼續投運。現場檢修人員更換C 相連接線后，對A、B、C 三相二次端子盒連接線進行全部檢查，螺栓都緊固，無虛接情況。送電后，該線路一次電壓為224.5 kV，二次電壓為58.3.3 V，一次、二次電壓正常。此外，紅外測溫結果正常，電壓互感器二次接線盒溫度為16.2 ℃，環境溫度15.1 ℃，各相對比溫差無異常。

5 預防措施

電壓互感器是變電站的重要設備，確保其安全可靠運行需廠家在設計生產階段、檢修人員在基建驗收消缺階段、運維人員在日常運維中共同承擔各自的重要職責。本次故障發現及時，否則該互電壓互感器繼續運行將會擊穿二次接線盒環氧樹脂絕緣隔板造成滲漏油，會對電網及設備的可靠運行造成重要的安全隱患。

此外，針對電壓互感器的驗收運行維護，有如下預防措施。

（1）結合停電檢修，仔細檢查二次接線盒接線是否正確，特別保證末屏N 端與接地端子可靠連接，同時要特別注意帶絕緣套的連接線壓接。

（2）停電檢修試驗中，除了電容式電壓互感器的介損、電容量、二次繞組的絕緣外，特別注意繞組變比試驗，及時發現電容器部分擊穿、中間變壓器一次繞組局部短路層間絕緣不良、抗諧振濾波器等其他二次元件短路故障。

（3）在電壓互感器巡視過程中，應重點檢查電壓互感器線一端（接地端子處）壓接不可靠，導致軟銅線與接地端子虛接，對有無滲漏油、紅外測溫及對一次、二次電壓密切監視（二次電壓三相造成本次發熱的直接原因，驗收時雖然檢修人員對接線盒各接線差值在0.3 V 時，應引起注意）。

（4）生產廠家質量控制把關不嚴，連接線所用軟銅線的外絕緣過長導致出現虛接故障。現場監造過程中，要嚴格控制電壓互感器的關鍵數據。

（5）例行檢修和投產驗收時，嚴格按照驗收規范和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施》，特別是在設備送電前，檢查二次接線盒接線是否正確，末屏N 端接地良好可靠，二次接線盒電纜槽盒密封良好，防止水汽進入。