110 kV變電站電壓互感器故障原因分析

何東皓 劉桂芳

(國網(wǎng)浙江義烏市供電公司，浙江 金華 322000)

110 kV變電站電壓互感器故障原因分析

何東皓 劉桂芳

(國網(wǎng)浙江義烏市供電公司，浙江 金華 322000)

對110 kV變電站電壓互感器的故障原因進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，以確保變電站各項工作順利進(jìn)行，保證社會生活的健康、有序。

變電站；電壓互感器；故障；改進(jìn)措施

0 引言

目前，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，絕大多數(shù)故障都是由整體、局部的過熱或溫度分布不均引起的。為了有效預(yù)防電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)溫度過高，變電站紛紛采用了紅外測溫的檢驗方法，通過對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測，及時有效地監(jiān)控設(shè)備溫度，有效避免了由于設(shè)備故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。電壓互感器主要是由電容分壓器和電壓電磁單元構(gòu)成，由于受工藝水平、通過電壓、設(shè)計經(jīng)驗和原材料選取等因素的影響，在變電站的使用過程中，電壓互感器會出現(xiàn)各種類型的故障，導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)無法安全可靠運(yùn)行。因此，當(dāng)前有必要對110 kV變電站電壓互感器的故障原因進(jìn)行分析。

1 110 kV變電站電壓互感器故障的發(fā)現(xiàn)

在人們的日常生產(chǎn)生活中，110 kV變電站扮演著重要的角色，其電壓互感器的運(yùn)行是否正常，對于變電站的工作效率會有直接的影響。電壓互感器在長時間的超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，會內(nèi)部溫度過高，二次輸出電壓將會出現(xiàn)異常，從而對整個變電站的正常運(yùn)行造成影響。針對這種情況，若不及時予以檢測維修，一般會導(dǎo)致變電站異常運(yùn)行，嚴(yán)重時甚至?xí)ψ冸娬竟ぷ魅藛T的生命安全構(gòu)成威脅。依據(jù)變電站的常見故障分析經(jīng)驗可知，使用電壓互感器時，若電壓互感器的同類溫差超過0.5 ℃，就說明其局部或整體過熱，應(yīng)及時停運(yùn)，并對其進(jìn)行檢測修復(fù)。而電容式電壓互感器(CVT)的出現(xiàn)有效解決了這個難題，其由于價格低廉、性能較好和使用壽命較長，目前已普遍運(yùn)用于變電站中，頗受人們的青睞。電容式電壓互感器除了具有普通電磁式電壓互感器的功能外，還綜合了電容器的諸多優(yōu)點，其運(yùn)用在變電站中可確保其本身溫度長期處于正常狀態(tài)，不至于因局部或整體過熱而出現(xiàn)故障。雖然電容式電壓互感器在110 kV變電站中是最常見的電力設(shè)備，但受其自身結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料和工藝水平的影響，在具體使用過程中，其若導(dǎo)致其他設(shè)備發(fā)生故障，也會對整個電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

紅外熱成像技術(shù)主要是通過非接觸方式來檢測設(shè)備溫升，診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，它具有使用安全、操作簡便、時效性強(qiáng)的優(yōu)點，相比同類傳統(tǒng)預(yù)防性試驗，其可使停電時間大為減短，并可通過熱成像分布準(zhǔn)確判斷電壓互感器內(nèi)部存在故障的具體位置，以消除安全隱患，因而，紅外熱成像技術(shù)在電壓互感器的維護(hù)中被廣泛運(yùn)用。2012年，在對某110 kV變電站進(jìn)行年度紅外測溫時，測出TV的A相最高溫度是39.9 ℃，B相最高溫度是37.8 ℃，C相最高溫度是37.4 ℃，其中A相和C相的溫差高達(dá)2.5 ℃，接下來檢測出TV二次輸出電壓出現(xiàn)異常。根據(jù)相關(guān)溫度標(biāo)準(zhǔn)，電壓互感器的三相溫差應(yīng)嚴(yán)格控制在1.5 ℃以內(nèi)，同類溫差應(yīng)在0.5 ℃以內(nèi)。觀察紅外熱成像儀拍攝到TV三相照片可發(fā)現(xiàn)，該TV下半部分的溫升已超過1.5 ℃，屬重大缺陷，根據(jù)紅外熱成像圖譜初步分析，是TV內(nèi)部損耗過度引起的。

2 110 kV變電站電壓互感器故障分析

2.1 電壓互感器結(jié)構(gòu)原理

圖1 CVT結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 故障原因

2.3 解體檢查及故障處理

根據(jù)檢測結(jié)果和現(xiàn)場情況分析判斷，認(rèn)為故障原因是氧化鋅避雷器擊穿導(dǎo)通，這就需要電力系統(tǒng)的工作人員結(jié)合CVT的實際運(yùn)行狀況，對底座油箱的每個單元進(jìn)行細(xì)致的解體檢查，分別測量電磁單元和氧化鋅避雷器的絕緣電阻及CVT一次繞組的直流電阻，進(jìn)而確保氧化鋅避雷器的正確運(yùn)行。檢測結(jié)果是一次繞組直流電阻正常，但氧化鋅避雷器的絕緣電阻卻低于10 MΩ；隨后將其與電磁單元斷開，再對電磁單元進(jìn)行變比測試，結(jié)果顯示正常。檢測結(jié)果證明了判斷是正確的。

3 改進(jìn)措施

(1) 因為CVT存在連接性強(qiáng)的特點，如果將瓷套內(nèi)的電磁單元一次端進(jìn)行拆解，很難在預(yù)防性試驗和故障分析時對電磁單元的絕緣特性進(jìn)行檢測分析，會增加變電站日常維護(hù)的工作量。所以，可建議廠家改進(jìn)工藝水平，用一根小管把一次端從瓷套內(nèi)引出。同時，嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家提供的測試電容量和電磁單元的絕緣介質(zhì)對電容分壓器進(jìn)行安裝維護(hù)，避免一些常規(guī)性錯誤的發(fā)生。

(2) 因為CVT是安裝在母線及線路上的，所以停電檢修較為困難，并且檢修時間較長，嚴(yán)重影響了變電站的正常運(yùn)行。因此，建議制造廠提高油箱電磁單元電氣部分和底端瓷套連接部分的絕緣強(qiáng)度，嚴(yán)把工藝設(shè)計關(guān)，確保適當(dāng)?shù)倪B接線對地和器件之間的距離，嚴(yán)控出廠試驗，保證各部件的質(zhì)量，這樣才能有效預(yù)防電磁單元故障的發(fā)生。

(3) 加強(qiáng)變電站工作人員使用、維護(hù)新設(shè)備的培訓(xùn)，如認(rèn)識電壓互感器鐵磁諧振現(xiàn)象。若斷開斷路器后母線電壓依舊較高，電壓互感器有異音發(fā)出，那么這種現(xiàn)象就是電壓互感器鐵磁諧振，它會引起電壓互感器磁超量和線圈過熱等問題，如果能夠及時發(fā)現(xiàn)并加以解決，就可防止電壓互感器被損壞。一般采取的解決方法為：迅速斷開其中一組電壓互感器的刀閘或者斷路器的前、后2個刀閘。消除電壓互感器的諧振后，需全面而細(xì)致地對電壓互感器實施檢查，預(yù)防電壓互感器在運(yùn)行時出現(xiàn)問題。為防止空母線的電壓互感器出現(xiàn)鐵磁諧振問題，可對其運(yùn)行、操作方式進(jìn)行改良。

(4) 鑒于當(dāng)前供電公司已經(jīng)多次出現(xiàn)因避雷器損壞造成的CVT故障，導(dǎo)致變電站不能正常運(yùn)行。所以，CVT的制造廠家應(yīng)嚴(yán)格遵守國家電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定，合規(guī)生產(chǎn)CVT，避免CVT再次因避雷器損壞。

4 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及電力行業(yè)的日益興盛，作為電力系統(tǒng)中最常見的電力設(shè)備，電壓互感器在110 kV變電站中發(fā)揮著極其重要的作用。在對電壓互感器中存在的故障進(jìn)行分析時，需要工作人員結(jié)合設(shè)備實際運(yùn)行情況，認(rèn)真進(jìn)行檢測，并依據(jù)測量結(jié)果對電壓互感器進(jìn)行細(xì)致的分析，究其存在問題的原因采取行之有效的措施，以確保電壓互感器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證變電站有條不紊地運(yùn)行，為社會、經(jīng)濟(jì)的順利發(fā)展提供堅實的后盾。

[1]邢磊，徐凌，胡會永.新鄉(xiāng)新亞紙業(yè)集團(tuán)110 kV變電站工程敞開式高壓組合電器(COMPASS)的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2009(23)

2014-06-24

何東皓(1984—)，男，浙江諸暨人，助理工程師，研究方向：變電運(yùn)檢。