一起CVT油箱溫度異常的分析與處理

張廣東，王 鋒，張玉剛，王曉琳，羅紅英

(1.國網甘肅省電力公司電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050；2.國網甘肅省電力公司，甘肅 蘭州730020；3.國網甘肅省電力公司金昌供電公司，甘肅 金昌 737100)

一起CVT油箱溫度異常的分析與處理

張廣東1，王 鋒2，張玉剛2，王曉琳3，羅紅英3

(1.國網甘肅省電力公司電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050；2.國網甘肅省電力公司，甘肅 蘭州730020；3.國網甘肅省電力公司金昌供電公司，甘肅 金昌 737100)

介紹了一起35 kV電容式電壓互感器(CVT)運行中油箱異常發熱處理實例，采用現場試驗和解體檢查的診斷方法，查明了造成CVT電磁單元油箱溫度異常的原因。結合歷史運行數據，對CVT電容器和電磁單元常規檢查和試驗結果進行了分析比對。

電容式電壓互感器；油箱；發熱故障；油式自愈式電容

0 引言

電容式電壓互感器(capacitor voltage transformer，CVT)具有絕緣結構合理，強度高、鐵磁諧振抑制性能好等優點，在110 kV及以上電網中得到了廣泛應用。運行經驗表明，CVT運行異常的故障類型主要有：電容量變化、中間變壓器故障、阻尼器故障、保護避雷器故障、二次接線錯誤等，會導致CVT二次輸出電壓異常、阻尼器元件損壞、本體發熱等缺陷；引起保護裝置誤動作、測量精度降低，嚴重影響電網的安全運行。

根據《電網設備狀態檢修試驗規程》要求，對運行中的CVT進行紅外精確診斷是CVT例行試驗項目之一。紅外檢測數據是CVT重要的狀態量，由此可對其運行狀態進行綜合評估，為狀態檢修工作提供依據。電網設備紅外檢測技術由于具有不停電、不取樣、不接觸，直觀、準確、靈敏度高及應用范圍廣泛等優點，可預先準確判斷運行設備內部缺陷，對保證電網安全穩定運行和提高設備運行可靠率具有重要作用。

1 故障情況

2015-09-16至2015-09-18，帶電檢測人員在對轄區內的2座110 kV變電站進行例行巡檢時，共發現5臺35 kV CVT油箱溫度異常的缺陷，最高溫度達到26.8 ℃，而相鄰相和其他同類型CVT的相同部位僅為16 ℃左右。其中一臺互感器紅外圖譜如圖1所示，由圖中可明顯看出B相油箱溫度異常。

圖1 異常互感器紅外圖譜

為進一步確定異常原因，檢修人員進行紅外精確測溫，確認5臺35 kV電容式電壓互感器油箱溫度異常。于是對上述異常CVT進行停電診斷性試驗，查找異常原因。將異常設備送至檢修車間進行診斷性試驗，發現CVT介損超標、電容量與初值相差較大，隨后安排對故障設備解體，查找原因。

2 故障分析

2.1 診斷性試驗

試品型號：TYD35/3-0.02 FH；額定電壓比:(35/ 3)/(0.1/ 3)/(0.1/ 3)/(0.1/3)；額定一次電壓：35/3；出廠日期：2008年6月。

為進一步查找異常發熱原因，2015-09-22，對異常CVT停電進行診斷性試驗，試驗項目包括本體絕緣電阻測試、二次繞組直流電阻測試和介損及電容量測試，測試結果如表1-4所示。

表1 絕緣電阻 MΩ

表2 二次繞組直流電阻 mΩ

表3 整體介損測試結果

表4 C1/C2介損測試結果

從表1-4測試結果可以發現：

(1) B相絕緣電阻略小于其余2相，但在規程規定的合格范圍之內，絕緣電阻應無異常；

(2) 二次側絕緣電阻與上次試驗結果無差異，二次絕緣電阻無異常；

(3) 從電容量測試結果分析，B相整體電容C偏小，與額定值相差-18.7 %，超出狀態檢修試驗規程規定的范圍(±2 %)；

(4) 從介損測試結果分析，B相介損明顯增大，相間差達到168 %，屬嚴重缺陷；高壓電容C1，tanδ1，中壓電容C2，tanδ2與額定值相比變化不大。A相、C相試驗數據正常。

隨后又對B相電容本體及電磁單元取油樣進行色譜分析，除H2含量略高于狀態檢修試驗規程標準，其余試驗數據均正常，由此排除了電容器受潮的可能。

通過對表1-4數據的綜合分析，結合CVT近年來的運行狀況，初步判定B相CVT電磁單元內部存在異常故障。

2.2 解體檢查

鑒于現場診斷性試驗未查明故障原因，2015-09-24，對懷疑內部故障的B相CVT進行解體。解體發現電磁單元內部接線正確無異常，絕緣油清澈，未見異常放電或擊穿痕跡，中間變壓器線圈絕緣良好。再對電磁單元中的補償電抗器L、保護裝置F中的避雷器及二次繞組阻尼器中的電容器進行絕緣試驗，除二次繞組阻尼回路并聯電容器電容量為0，絕緣電阻為0外，其余元件均無異常。按照電容器銘牌，此電容器電容值應為200 μF，表明該電容器內部已被擊穿。

2.3 原因分析

CVT電磁原理及阻尼回路內部原理如圖2、圖3所示。由此可知，此類型互感器二次繞組阻尼器采用諧振型阻尼器，在正常工作狀態(工頻)下電感和電容處于并聯諧振狀態，相當于開路狀態，阻尼電阻不接入。而當發生分頻諧振時，電感電容的諧振條件被破壞，電阻接入，抑制諧振，但其暫態響應相對速飽和阻尼器較差。

圖2 電容式電壓互感器原理

圖3 諧振型阻尼器原理

正常運行時，阻尼器中的電容與電感并聯諧振，阻尼器呈高阻態，流經電阻的電流為幾mA，發熱功率為l mW。當阻尼器中并聯的電容器被擊穿后，諧振回路處于短路狀態，輔助繞組上的100 V電壓全部加在其電阻元件上，導致回路長期通流發熱，電磁單元油箱異常溫升。另外，此互感器二次繞組阻尼回路自愈式電容擊穿致使補償電抗器被部分短路，引起電磁單元電感、電容的變化，從而用反接法測出的整體電容C、介損有明顯變化(與出廠試驗值相比)。

3 故障處理

針對該類型電壓互感器試驗及解體檢查所發現的問題，聯系生產廠家對紅外測溫發現異常的5臺電壓互感器二次繞組阻尼回路自愈式電容進行更換，全部更換為油式自愈式電容。此電容器較干式電容擁有更強的自恢復能力，且不易擊穿。

將異?；ジ衅魈幚砗筮M行診斷性試驗，所有試驗數據均無異常，與出廠試驗值誤差均在合格范圍之內。帶電投運后，多次紅外精確測溫結果均合格。

4 結束語

(1) 電容式電壓互感器油箱發熱故障通常是由于電磁單元內部(如高壓引線接地)或外部(如外部二次回路短路)故障使補償電抗器保護電阻或阻尼器阻尼電阻長期通流發熱所致。而在正常狀態下，保護電阻或阻尼器電阻無電流通過或只有極小的電流通過，不會造成油箱溫度異常。

(2) 由于電阻長期通流過熱造成油箱發熱的故障具有溫升高且溫度上升快的特點，利用紅外熱成像儀測溫能夠準確、及時地發現。

(3) 對于紅外測溫異常的運行設備應引起足夠的重視，要及時查找異常原因，必要時停電更換，避免事故進一步擴大。

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2016-07-22。

張廣東(1983-)，男，高級工程師，主要從事電網設備運維管理及狀態評價工作，email：guangdong_gs@126.com。

王 鋒(1977-)，男，高級工程師，主要從事輸變電設備狀態檢修管理工作。

張玉剛(1974-)，男，高級工程師，主要從事輸變電設備智能運檢管理工作。

王曉琳(1962-)，男，工程師，主要從事輸變電設備檢修管理工作。

羅紅英(1976-)，女，高級技師，主要從事輸變電設備狀態檢測管理工作。