一起500kV電容式電壓互感器介損異常案例分析

國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 郅 靜

電容式電壓互感器（Capacitive Voltage Transformer，CVT）是電力系統中重要的保護和計量設備，因其具有體積小、絕緣性好、避免鐵磁諧振等優點，目前在110kV 及以上電力系統廣泛應用[1]。

1 案例簡介

2018年11月15日， 某500kV 變 電 站 內 主 變500kV 側C 相CVT 進行預防性試驗時，發現其上節電容分壓器（編號：＊＊＊H）介質損耗明顯變大，電容量也較上次預防性試驗值變大，數據對比見表1。

表1 上節電容分壓器試驗數據對比表

根據國網公司《輸變電設備狀態檢修試驗規程》，電容式電壓互感器電容量初值差不超過±2%（警示值），介損不超過0.25%（膜紙復合）（注意值）[2-3]。由表1可得，上節電容分壓器兩值均已超標。因此，利用替代設備對故障CVT 進行了更換，故障CVT返廠檢查、解體。

2 解體分析

該CVT（電容單元編號：＊＊＊H/M/L）于2003年10月生產，其上節電容分壓器如圖1所示。

圖1 上節電容分壓器外觀

2018年12月4日，國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院、運維單位相關專家在廠家對故障CVT 進行檢查，解體前，對該CVT 進行介質損耗因數及電容量測量試驗，數據見表2。

表2 介質損耗因數及電容量測量試驗數據

該CVT 的單節分壓器有84個電容元件，當1個電容元件被擊穿時，電容量會增大1.2%。如果把中節分壓器電容量的變化看作兩次測試之間的固有偏差，那么上節分壓器電容量實際變大2.83%-0.35%=2.48%，相當于2個元件擊穿的變化量。因此，推測上節分壓器故障原因為有2個電容元件被擊穿。

對故障的上節電容分壓器進行解體，拆掉電容器瓷套后，發現電容器底板有碳化顆粒，如圖2所示。

圖2 電容器底板上積碳

觀察元件外觀，從上往下第29、30個元件引線片處可見放電發黑痕跡（如圖3所示），逐一檢測84個元件的電容量，電容元件的標準電容值為1.26μF，測試發現第29、30個元件的容量值異常，具體結果見表3。

表3 解體后電容元件檢測值

圖3 第29、30個元件之間接線片處發黑

解體后發現第29、30個元件擊穿痕跡嚴重，如圖4至圖8所示。

圖4 第29、30號電容元件

圖5 第29號元件外層擊穿痕跡嚴重

圖6 29號元件向內擊穿痕跡逐漸減弱

圖7 第30號元件外層擊穿痕跡

圖8 30號元件向內擊穿痕跡逐漸嚴重

因此，解體后結果驗證了之前的推測，上節電容分壓器數據異常的原因就是第29、30個電容元件被擊穿。

3 故障分析

由解剖情況看，CVT 上節電容分壓器的電容值變大的原因是2個電容元件擊穿，介質損耗變大原因是元件擊穿產生的游離碳析出了損壞元件，對絕緣油造成污染。

發生擊穿的是從上往下數第29、第30號元件，而分別和二者相鄰的第28、31號元件完好。對29、30號元件進行拆解，發現兩個元件擊穿的狀態有所差異：30號元件擊穿痕跡是從內部向外部發展，中間部位痕跡嚴重，痕跡由元件內部向外部延伸，逐漸減弱，但向上貫穿到元件外部和29號元件的結合部；緊靠30號元件上部的29號元件擊穿則由外部向內部發展，外部擊穿痕跡最嚴重，放電痕跡向元件內部延伸，逐漸減弱直至消失。這種現象可以判斷設備故障的源頭應是30號元件擊穿，30號元件擊穿產生的熱量或電火花影響到上部相鄰的29號元件，致29號元件的絕緣介質損壞，元件擊穿。

30號元件擊穿的原因，由于擊穿部位已經融為一塊，已經無法具體確定。從設備運行環境來看，設備長期運行過程中可能受外來侵擾，如雷擊等，導致元件擊穿；從制造廠家方面分析，可能在元件卷制過程中某點的絕緣介質受到污染或損傷，導致局部絕緣性能降低，設備經過十多年運行，絕緣劣化最終導致元件擊穿。

因此，在工作中，一方面要在設備運行中嚴格按照試驗周期進行試驗，及時關注試驗數據，以便及時發現缺陷，另一方面出廠驗收、現場安裝等環節要對各元件仔細排查，嚴把質量關，以免對設備投入電網使用造成隱患和缺陷[4]。

4 總結

本文對CVT 例行試驗中介損值及電容量偏大的異常情況進行了詳細分析，根據返廠后測試數據推測上節分壓電容器中有2個電容元件擊穿，對其解體后，仔細觀察了各部件情況，并對各元件電容值進行了測量，發現第29、30個元件被擊穿的事實。同時，通過對這兩個元件的擊穿痕跡推測出可能的故障原因，對今后的工作總結出了寶貴的經驗教訓。