麥榮煥 鄧小強(qiáng)

【摘 要】電容式電壓互感器（CVT）是電力系統(tǒng)重要的輸變電設(shè)備，它在電網(wǎng)中將一次電壓信息傳遞給測(cè)量、保護(hù)和控制裝置[1]。本文針對(duì)兩起220kV電容式電壓互感器（CVT）二次電壓降低情況，通過(guò)試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)故障是由CVT電磁單元的環(huán)氧絕緣板劣化所致，最后提出該批次CVT的運(yùn)維策略。

【關(guān)鍵詞】電容式電壓互感器 二次電壓 絕緣板

電容式電壓互感器（CVT）是電力系統(tǒng)重要的輸變電設(shè)備，它在電網(wǎng)中將一次電壓信息傳遞給測(cè)量、保護(hù)和控制裝置[1]。由于其制造工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，因此在我國(guó)電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。但由于廠(chǎng)家工藝、產(chǎn)品本身問(wèn)題等原因，CVT發(fā)生故障的個(gè)案也不少。本文就我局的兩起220kV CVT二次電壓降低故障進(jìn)行了分析，找到故障原因，最后提出該批次CVT的運(yùn)維策略。

1故障現(xiàn)象

我局某500kV變電站一期220kV線(xiàn)路間隔的CVT為加拿大傳奇公司生產(chǎn)的TEM型，1987年投產(chǎn)。2014年6月2日，一線(xiàn)路C相CVT 二次電壓偏低（C相36V，正常相為57.7V），當(dāng)日停電更換C相CVT。2014年7月25日，另一線(xiàn)路A相CVT出現(xiàn)同一現(xiàn)象故障，當(dāng)日停電將三相CVT更換。

翻查該2臺(tái)CVT的預(yù)試記錄、紅外檢測(cè)以及運(yùn)行巡視記錄，均沒(méi)有異常，屬于突發(fā)性缺陷。

2故障分析

CVT二次電壓異常常見(jiàn)的原因有電容分壓器損壞、中間變壓器損壞、補(bǔ)償電抗器損壞等[2]。為查找該2臺(tái)CVT的故障原因并提出對(duì)策，將以上兩相CVT和另一正常相CVT進(jìn)行診斷性試驗(yàn)。三只CVT的絕緣電阻、直流電阻、電容值、介損值、變比等常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)。在常規(guī)試驗(yàn)無(wú)法查找缺陷原因的情況下，利用串聯(lián)諧振耐壓裝置對(duì)3只CVT進(jìn)行升壓試驗(yàn)，模擬試品在運(yùn)行中的情況。C相CVT（下節(jié)）在電壓54kV（0.85倍運(yùn)行電壓，下節(jié)Un=110/ =63.5 kV）時(shí)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)，二次電壓在35-40V之間波動(dòng)，并聽(tīng)到電磁單元油箱內(nèi)部有異常響聲。A相CVT在電壓63.5 kV（1.0倍運(yùn)行電壓，下節(jié)Un=110/ =63.5 kV）時(shí)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)，二次電壓在46-50V之間波動(dòng)，并聽(tīng)到電磁單元油箱內(nèi)部有“當(dāng)當(dāng)”的異常響聲。以上兩相故障CVT在電壓升至運(yùn)行電壓附近時(shí)，出現(xiàn)二次輸出電壓不穩(wěn)定，與運(yùn)行中異常情況吻合。正常相CVT升至63.5kV無(wú)異常，后升壓至1.1倍運(yùn)行電壓也無(wú)異常。

根據(jù)耐壓試驗(yàn)可以判定A、C相CVT內(nèi)部存在缺陷。為了確定缺陷是在電容分壓器還是在電磁單元，對(duì)A相CVT進(jìn)行解體檢測(cè)。把電容分壓器和電磁單元分離，測(cè)試電容分壓器，絕緣電阻、電容量、介損值均正常，電容分壓器合格。打開(kāi)電磁單元油箱，便發(fā)現(xiàn)電磁單元的內(nèi)部地刀（運(yùn)行中打開(kāi)）靜觸頭座有碳跡，與接地端螺桿之間的絕緣板有明顯的放電通道痕跡（圖1 ）。檢查C相CVT，絕緣板有同樣的碳跡及放電通道痕跡，而正常相CVT則無(wú)此現(xiàn)象。初步判斷故障是由于連接于環(huán)氧絕緣板的內(nèi)部地刀靜觸頭座對(duì)接地刀端子放電所致。

圖1 A相CVT電磁單元絕緣板

脫開(kāi)中間變壓器高壓端子與絕緣板的連接，單獨(dú)測(cè)量中間變壓器，各項(xiàng)數(shù)據(jù)表明中間變壓器無(wú)異常。為確認(rèn)絕緣板的缺陷，對(duì)以上三相CVT取油箱油樣進(jìn)行油中溶解氣體色譜分析（見(jiàn)表一），并對(duì)絕緣板進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

表1 油箱油樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位μL/L）

設(shè)備 氫氣（H2） 甲烷（CH4） 乙烷（C2H6） 乙烯（C2H4） 乙炔（C2H2） 總烴（∑CxHy） 一氧化碳（CO） 二氧化碳（CO2）

A相CVT 7907 515.23 288.59 1541.2 1389.66 3734.68 467 122887

C相CVT 11533 778.34 535.7 2320.45 2388.11 6022.6 1217 56867

正常相CVT 203 22.21 11.15 17.56 42.19 93.11 102 13304

色譜分析數(shù)據(jù)顯示，A、C相CVT油中總烴、氫氣、乙炔都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)注意值（分別為100μL/L、150μL/L、2μL/L）。根據(jù)《DL/T722-2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》三比值法的編碼規(guī)則，算出編碼組合均為112，表示有電弧放電，主要是指油隙閃絡(luò)，引起對(duì)箱殼放電，符合圖1所示的缺陷情況。A、C相CVT的二氧化碳含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)材料正常老化產(chǎn)生的二氧化碳量。根據(jù)《導(dǎo)則》要求，計(jì)算CO2/CO比值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于7，表示固體絕緣劣化。從圖1可以看出，放電通道正是建立在地刀靜觸頭和接地點(diǎn)的絕緣板上。

正常相CVT的氣體含量以及CO2/CO比值也超過(guò)注意值，說(shuō)明該CVT絕緣板的絕緣性能也處于劣化過(guò)程中。

從CVT的電容分壓比計(jì)算可知，在額定電壓下中間變壓器一次側(cè)的電壓（即加在內(nèi)部地刀靜觸頭與接地端螺桿之間的電壓）約8kV，參照這一電壓，對(duì)3個(gè)試品的絕緣板進(jìn)行絕緣檢測(cè)和耐壓試驗(yàn)，以確認(rèn)絕緣板的絕緣狀況。A、C相CVT絕緣板絕緣電阻不合格：1000V，絕緣電阻0.45MΩ；2500V，絕緣電阻表輸出電壓在900-1000V之間波動(dòng)，無(wú)法得到穩(wěn)定讀數(shù)。在刀閘靜觸頭進(jìn)行加壓，試驗(yàn)變壓器在1kV左右保護(hù)動(dòng)作，說(shuō)明絕緣板絕緣已經(jīng)被破壞。正常相CVT絕緣板2500V下絕緣電阻3.7MΩ，耐壓試驗(yàn)8kV無(wú)異常，升高電壓至9kV聞到焦味，油中冒煙和出現(xiàn)氣泡，可見(jiàn)正常相CVT其絕緣板的絕緣裕度已不足。

由圖2的CVT內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可知，運(yùn)行中中間變壓器一次側(cè)的電壓約為8kV，此時(shí)內(nèi)部地刀靜觸頭與接地端螺桿之間也約有8kV的電壓。承受電壓的絕緣板由于運(yùn)行日久，絕緣降低，在電壓作用下，形成放電通道，使扼流線(xiàn)圈和中間變壓器一次側(cè)線(xiàn)圈并聯(lián)，從而使得加在中間變壓器一次側(cè)的電壓降低，導(dǎo)致CVT二次輸出電壓變小。

圖2 CVT內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)語(yǔ)

CVT油箱內(nèi)電磁單元的環(huán)氧板劣化，在運(yùn)行電壓下內(nèi)部地刀靜觸頭與接地端螺桿形成放電通道，使扼流線(xiàn)圈和中間變壓器一次側(cè)線(xiàn)圈并聯(lián)，從而使得加在中間變壓器一次側(cè)的電壓降低，導(dǎo)致CVT二次輸出電壓變小。該變電站一期220kV線(xiàn)路間隔的CVT自1987年投運(yùn)至今已28年，隨著運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，中間變壓器油箱內(nèi)的環(huán)氧板絕緣性能逐步下降。由于預(yù)防性試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓較低，因此無(wú)法檢測(cè)出該缺陷。油箱內(nèi)油量少無(wú)法取油樣進(jìn)行跟蹤分析，而此類(lèi)固體絕緣的放電發(fā)展較快，紅外檢測(cè)也較難發(fā)現(xiàn)，因而常規(guī)的預(yù)防性試驗(yàn)和運(yùn)行巡視均不能發(fā)現(xiàn)缺陷，也不具備現(xiàn)場(chǎng)檢修條件。因此建議應(yīng)盡快更換該批次CVT。在更換前，應(yīng)至少儲(chǔ)備1組新CVT作為備品以備隨時(shí)更換。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳志勇.110～220kV電容式電壓互感器運(yùn)行故障及缺陷分析[J].電氣應(yīng)用，2009，28（17）.

[2] 喬立鳳，高敬更，溫定筠 等.電容式電壓互感器二次電壓異常分析處理[J].電子測(cè)量技術(shù)，2013，36（2）.

作者簡(jiǎn)介：麥榮煥（1981—），男，廣東鶴山人，工程師，研究方向：高壓電氣試驗(yàn)。