500 kV電容式電壓互感器介損及絕緣數據異常缺陷分析與處理

曾 智

（南方電網超高壓輸電公司梧州局，廣西 梧州 543002）

0 引 言

電容式電壓互感器（Capacitive Voltage Transformer，CVT），是由電容分壓器和電磁單元組成的具有獨特結構的電器設備，除具有電磁式電壓互感器的作用外，還可以兼作耦合電容器。其在現場應用過程中具有顯著的優勢，例如重量相對較輕、使用壽命較長、測量精度高、可靠阻尼鐵磁諧振等，但是由于受設計水平、生產工藝等多重因素的影響，故障率相對高于常規的電壓互感器[1-10]。本文對一起因絕緣及介損不合格導致的500 kV電容式電壓互感器缺陷進行了分析，并簡單闡述了分析過程、判別方法，對同類故障實例進行分析總結。

1 故障案例

1.1 現場預試分析

南網某500 kV變電站#1B主變在停電檢修期間，試驗人員按照預試定檢計劃對變電站#1B主變相關一次設備開展預防性試驗工作。預試過程中發現，#1B主變500 kV側CVT B相C2介損值超標、絕緣不合格。此次預試測得C2介損為0.587%，絕緣5 MΩ；介損值不符合Q/CSG1206007-2017《電力設備檢修預試規程》中13.4項第16條介損應小于0.2%的規定，絕緣值不符合Q/CSG1206007-2017《電力設備檢修預試規程》中13.4項第17條應大于100 MΩ的要求。本次試驗數據如表1所示[11]。

表1 電容量及介質損耗因數試驗數據

1.2 缺陷處理過程

按照南網缺陷定級標準，電壓互感器絕緣不合格屬于重大缺陷。該CVT型號為TYD3 500/√3-0.005H，2008年投運，運行年限已超過十年。經評估，決定對變電站#1B主變500 kV側CVT B相進行更換。因此次檢修任務不包含該項作業任務，工作人員填寫了新的檢修申請單，內容為變電站#1B主變500 kV側CVT更換。當日總調許可此檢修單開工，檢修人員利用備品對#1B主變500 kV側CVT B相進行了更換，并在次日完成更換及試驗工作。設備預試結果滿足公司相關反措以及Q/CSG1206007—2017《電力設備檢修預試規程》等相關規程中的要求，試驗合格。

1.3 絕緣油油化分析

B相絕緣油色譜分析數據如表2所示。

表2 B相絕緣油色譜分析數據

故障CVT更換下來后，試驗人員取油樣進行了色譜分析與微水分析。從表2中可以明顯看出，氫氣含量已經超過注意值（150 μL/L），運用特征氣體法分析，CVT內部可能存在放電性故障，導致油在高溫下分解出大量氣體。利用改良版三比值法分析特征氣體，比值為：

根據編碼規則，其組合為（0、1、0），初步判斷電容式電壓互感器內部發生了由高濕度、高含氣量引起油中低能量密度的局部放電。低能局放通過離子反應使油中C—H鍵（338千焦/摩爾）斷裂，具體現象為油中氫氣含量的增多。

利用庫倫法測定絕緣油內部水分含量，試驗結果如表3所示。從表3中可以看出，B相水分含量為54.8 mg/L，超出注意值。

表3 絕緣油微水含量測試數據

故障CVT油化試驗中，油中氫氣含量、微水含量均發現超標，說明設備內部可能已經受潮。

查看歷年缺陷記錄，發現設備曾經發生過類似缺陷：3年前發現B相下節的絕緣值偏低，介損偏大，取油樣做耐壓試驗得耐壓值為24.8 kV，低于廠家≥30 kV的要求。當時經廠家建議已對該相CVT進行更換絕緣油處理，處理后試驗得C2介損0.066%，C2末端絕緣1 400 MΩ，試驗結果合格，缺陷消除。

2 原因分析

綜合油色譜試驗分析數據、微水分析數據、預試數據與歷年缺陷分析，判斷該CVT出廠品控不嚴，CVT下節存在密封不嚴缺陷，在長期運行下導致缺陷進一步發展，進水受潮，絕緣降低。

3 絕緣異常故障典型實例原因分析

3.1 典型故障實例一

某500 kV變電站運維人員巡視時發現，某線A相CVT油位指示超出觀察窗劃線最高位，下節電容器與中間電磁單元的密封處冒氣泡。停電試驗發現該相CVT電容、介損測量值正常但絕緣電阻測量值不到1 MΩ。打開放油閥后流出油水混合物。返廠解體后發現，中間電磁單元內的油面仍然很滿，電磁單元變壓器鐵心表面有多處銹蝕（最大銹斑面積約10 cm2）。綜合分析該設備由于裝配工藝不良，底座密封不嚴，致使運行過程中電磁單元進水受潮，導致絕緣降低。

3.2 典型故障實例二

某220 kV線路CVT在預試過程中，發現C2電容值僅為銘牌的一半，tanδ測量值為25%，絕緣電阻測量值為零。經檢查，CVT外觀無異常，端子接線正常，初步分析，預試數據不合格原因為CVT內部發生受潮。檢修人員將故障CVT進行解體，發現電磁單元油箱法蘭處螺栓存在松脫現象，油箱內部有銹斑，并且絕緣油受到污染，為渾濁狀。綜合解體檢查情況與電氣試驗數據分析，判斷CVT由于密封不嚴，導致運行過程中外界潮氣和水分進入電磁單元致使設備內部絕緣水平急劇降低。經更換絕緣油與箱體烘干處理工藝去除箱體內部水分后，CVT重新組裝并進行高壓試驗，試驗結果合格，缺陷消除。

3.3 典型故障實例三

某500 kV線路CVT在預試過程中，發現A相下節介損測試不能正常升壓，絕緣電阻測試值為0 MΩ。現場檢查接線無誤，設備外觀無異常。將其解體后檢查發現電磁單元油箱內部引線絕緣有破損現象，且有明顯放電后的碳化痕跡。推斷其在生產或施工環節由于工藝不良造成繞組引線破損，投運后故障進一步發展，最終造成對地放電。現場用絕緣材料對引線外皮重新包扎處理后，測量絕緣合格。將CVT重新組裝后進行試驗，試驗數據均合格，設備恢復正常[12,13]。

4 故障防范措施

通過有針對性的定檢與維護，達到提前發現故障，阻止缺陷進一步發展，提高CVT運維可靠性與穩定性的目的。針對以上幾個例子所暴露出來的共性問題，提出以下幾點運維建議：

（1）在日常維護定檢過程中運維人員應規范開展專業巡維工作，確保設備巡視到位，提升專業巡維管理水平。CVT投運期間應避免帶病運行，運維人員嚴格按照一站一冊及設備差異化運維要求定期檢查油位視察窗，查看電磁單元油位是否超出最高（低）點，檢查電磁單元連接處是否有肉眼可見的油氣冒出或油漬。

（2）檢修期間專業班組應確認法蘭螺栓緊固無松動，油箱密封良好。規范開展設備檢修工作，堅持“應修必修，修必修好”原則，以發現、消除隱患和缺陷為重點，恢復設備性能和延長設備使用壽命為目標。嚴格執行公司制定的反事故措施，加強家族性缺陷管控并及時閉環，控制設備和電網風險，提高設備健康水平。

（3）嚴格按照檢修試驗規程開展預試工作，堅持“應試必試，試必試全”原則，試驗過程中發現CVT介損及絕緣數據異常應引起重視，如懷疑試驗數據存在異常應排除外部干擾并進行復測，并進行橫向與縱向對比分析；對設備進行綜合診斷，診斷結果應能互相印證，不單憑某項不合格數據斷定故障類型與位置；定位故障后及時處理。

5 結 論

綜上所述，本文針對某500 kV變電站#1B主變500 kV側CVT預試過程中介損、絕緣不合格重大缺陷，分析了導致該起缺陷的原因，并對同類典型故障進行了延伸討論，針對設備在運期間如何有效避免類似缺陷進一步發展給出合理的運維建議。