國網(wǎng)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(tǒng)中重要的保護(hù)和計(jì)量設(shè)備，因其具有體積小、絕緣性好、避免鐵磁諧振等優(yōu)點(diǎn)，目前在110kV 及以上電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用[1]。

1 案例簡介

2018年11月15日， 某500kV 變 電 站 內(nèi) 主 變500kV 側(cè)C 相CVT 進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其上節(jié)電容分壓器（編號(hào)：＊＊＊H）介質(zhì)損耗明顯變大，電容量也較上次預(yù)防性試驗(yàn)值變大，數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

表1 上節(jié)電容分壓器試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

根據(jù)國網(wǎng)公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)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(fù)合）（注意值）[2-3]。由表1可得，上節(jié)電容分壓器兩值均已超標(biāo)。因此，利用替代設(shè)備對(duì)故障CVT 進(jìn)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(hào)：＊＊＊H/M/L）于2003年10月生產(chǎn)，其上節(jié)電容分壓器如圖1所示。

圖1 上節(jié)電容分壓器外觀

2018年12月4日，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院、運(yùn)維單位相關(guān)專家在廠家對(duì)故障CVT 進(jìn)行檢查，解體前，對(duì)該CVT 進(jìn)行介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測量試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表2。

表2 介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

該CVT 的單節(jié)分壓器有84個(gè)電容元件，當(dāng)1個(gè)電容元件被擊穿時(shí)，電容量會(huì)增大1.2%。如果把中節(jié)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(jié)分壓器電容量實(shí)際變大2.83%-0.35%=2.48%，相當(dāng)于2個(gè)元件擊穿的變化量。因此，推測上節(jié)分壓器故障原因?yàn)橛?個(gè)電容元件被擊穿。

對(duì)故障的上節(jié)電容分壓器進(jìn)行解體，拆掉電容器瓷套后，發(fā)現(xiàn)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(gè)元件引線片處可見放電發(fā)黑痕跡（如圖3所示），逐一檢測84個(gè)元件的電容量，電容元件的標(biāo)準(zhǔn)電容值為1.26μF，測試發(fā)現(xiàn)第29、30個(gè)元件的容量值異常，具體結(jié)果見表3。

表3 解體后電容元件檢測值

圖3 第29、30個(gè)元件之間接線片處發(fā)黑

解體后發(fā)現(xiàn)第29、30個(gè)元件擊穿痕跡嚴(yán)重，如圖4至圖8所示。

圖4 第29、30號(hào)電容元件

圖5 第29號(hào)元件外層擊穿痕跡嚴(yán)重

圖6 29號(hào)元件向內(nèi)擊穿痕跡逐漸減弱

圖7 第30號(hào)元件外層擊穿痕跡

圖8 30號(hào)元件向內(nèi)擊穿痕跡逐漸嚴(yán)重

因此，解體后結(jié)果驗(yàn)證了之前的推測，上節(jié)電容分壓器數(shù)據(jù)異常的原因就是第29、30個(gè)電容元件被擊穿。

3 故障分析

由解剖情況看，CVT 上節(jié)電容分壓器的電容值變大的原因是2個(gè)電容元件擊穿，介質(zhì)損耗變大原因是元件擊穿產(chǎn)生的游離碳析出了損壞元件，對(duì)絕緣油造成污染。

發(fā)生擊穿的是從上往下數(shù)第29、第30號(hào)元件，而分別和二者相鄰的第28、31號(hào)元件完好。對(duì)29、30號(hào)元件進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)元件擊穿的狀態(tài)有所差異：30號(hào)元件擊穿痕跡是從內(nèi)部向外部發(fā)展，中間部位痕跡嚴(yán)重，痕跡由元件內(nèi)部向外部延伸，逐漸減弱，但向上貫穿到元件外部和29號(hào)元件的結(jié)合部；緊靠30號(hào)元件上部的29號(hào)元件擊穿則由外部向內(nèi)部發(fā)展，外部擊穿痕跡最嚴(yán)重，放電痕跡向元件內(nèi)部延伸，逐漸減弱直至消失。這種現(xiàn)象可以判斷設(shè)備故障的源頭應(yīng)是30號(hào)元件擊穿，30號(hào)元件擊穿產(chǎn)生的熱量或電火花影響到上部相鄰的29號(hào)元件，致29號(hào)元件的絕緣介質(zhì)損壞，元件擊穿。

30號(hào)元件擊穿的原因，由于擊穿部位已經(jīng)融為一塊，已經(jīng)無法具體確定。從設(shè)備運(yùn)行環(huán)境來看，設(shè)備長期運(yùn)行過程中可能受外來侵?jǐn)_，如雷擊等，導(dǎo)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(diǎn)的絕緣介質(zhì)受到污染或損傷，導(dǎo)致局部絕緣性能降低，設(shè)備經(jīng)過十多年運(yùn)行，絕緣劣化最終導(dǎo)致元件擊穿。

因此，在工作中，一方面要在設(shè)備運(yùn)行中嚴(yán)格按照試驗(yàn)周期進(jìn)行試驗(yàn)，及時(shí)關(guān)注試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，另一方面出廠驗(yàn)收、現(xiàn)場安裝等環(huán)節(jié)要對(duì)各元件仔細(xì)排查，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以免對(duì)設(shè)備投入電網(wǎng)使用造成隱患和缺陷[4]。

4 總結(jié)

本文對(duì)CVT 例行試驗(yàn)中介損值及電容量偏大的異常情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)返廠后測試數(shù)據(jù)推測上節(jié)分壓電容器中有2個(gè)電容元件擊穿，對(duì)其解體后，仔細(xì)觀察了各部件情況，并對(duì)各元件電容值進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)第29、30個(gè)元件被擊穿的事實(shí)。同時(shí)，通過對(duì)這兩個(gè)元件的擊穿痕跡推測出可能的故障原因，對(duì)今后的工作總結(jié)出了寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。