一起電容式電壓互感器故障分析

摘要：通過對一起電容式電壓互感器故障分析，結合分析結果，對故障類型及原因進行了進一步的分析診斷，并提出處理意見、結論及預防措施。

關鍵詞：電容式電壓互感器故障 分析

0 引言

近年來，電容式電壓互感器（簡稱CVT）由于其維護方便，主絕緣主要由分壓電容器承擔，不易造成惡性事故;運行可靠性高、結構簡單，在電網中廣泛應用。但是由于受廠家的生產工藝、設計、材料等因素的影響，CVT存在的質量問題也比較多，故障率也較高，嚴重威脅到電網的安全穩定運行。為了能夠及時發現CVT在運行中存在的內部故障，必須定期對其進行油色譜分析或專項普查。

1 電容式電壓互感器結構特點

電容器電壓互感器由電容分壓器和電磁單元組成。電容分壓器由C1高壓電容和C2中壓電容串聯組成。電磁單元由中間變壓器、補償電抗器串聯組成。電容分壓器可作為耦合電容器，在其低壓端N端子連接結合濾波器以傳送高頻信號。通過電容分壓器的分壓，將分壓后得到的中間電壓（一般為10--20kV）通過中間變壓器降為100/3V或100V的電壓，為電壓測量及繼電保護裝置提供電壓信號。為了補償由于負載效應引起的電容分壓器的容抗壓降，使二次電壓隨負載變化減小，在中壓回路中串接有電抗器，設計時使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到規定的負荷范圍和準確級的電壓信號。在中間變壓器二次側的一個繞組上，接有阻尼器，以便能夠有效地抑制鐵磁諧振。

2 故障設備情況

110kV電容式電壓互感器其型號為：TYD110/√3-0.02H。 35kV電容式電壓互感器其型號為：TYD3-35/√3-0.02HF。

3 故障異常現象及試驗結果

3.1 某110kV變電站110kVI段母線電壓互感器故障

2018年10月07日，某變電站110kVI段母線電壓互感器C相二次電壓突降，為30多伏，經保護人員現場檢查后，未發現保護方面的問題，隨后電氣試驗人員對該電壓互感器進行了電氣診斷性試驗及油色譜試驗，電氣診斷試驗項目主要有絕緣電阻測試、介損測試及直流電阻測試，試驗結果如下表：

3.1.1絕緣電阻試驗：（MΩ）

3.1.2介損及電容量試驗：

3.1.3直流電阻測試：（Ω）

3.1.4絕緣油色譜試驗：

（1）電氣試驗項目雖在合格范圍內，但C相做介損試驗時一次側電壓達不到2.5kV的要求，僅為281.6和291.5伏;

（2）色譜分析乙炔超過注意值30多倍，氫氣超過注意值10倍，總烴超過注意值200多倍，通過對表中數據進行初步分析，其特征氣體含量均超過規程規定的注意值很多，利用特征氣體法可初步判斷該電壓互感器內部存在過熱兼放電故障。

4 色譜綜合分析判斷故障

對于故障1色譜分析結果不合格的設備，由于規程規定在電壓互感器中，乙炔含量的注意值為3uL/L，氫氣含量的注意值為150uL/L，總烴含量的注意值為100 uL/L，針對該相（C相）電壓互感器乙炔、氫氣、總烴含量均嚴重超過注意值，故做出如下分析判斷：

（1）特征氣體法判斷：

結合上述分析結果，得到的結果都是總烴含量較高，甲烷大于乙烯含量，乙炔占總烴量的2%以下，它符合過熱故障的特征氣體，因此，可初步判斷該電壓互感器內部存在過熱故障。

（2）利用IEC三比值法判斷：

根據三比值的計算方法及判斷原則，分別將乙炔、乙烯、甲烷、氫氣、乙烷五鐘氣體的含量帶入三對比值（乙炔/乙烯、甲烷/氫氣、乙烯/乙烷）中進行計算，得出比值編碼為“021”，對照故障性質的判斷，得出故障類型為300℃---700℃的中溫過熱故障，這與特征氣體法判斷結果相吻合。

（3）利用羅杰斯法四比值法判斷：

根據四比值的計算方法及判斷原則，同理將乙炔、乙烯、甲烷、氫氣、乙烷五鐘氣體的含量帶入四對比值（甲烷/氫氣、乙烷/甲烷、乙烯/乙烷、乙炔/乙烯）中進行計算，得出四比值編碼為“2010”，對照故障性質的判斷，得出故障類型為一般過熱故障。

5 利用色譜分析結果對故障設備故障源溫 度的估算

針對故障1色譜分析結果，由于三比值和四比值等判斷方法都能反映出比值與溫度的依賴關系，通常情況下，當故障點溫度超過400℃時，比值與溫度成直線關系急劇上升。所以，針對該類型故障的互感器，將乙烯和乙烷的含量帶入溫度估算公式：T=322log（C2H4/C2H6）+525中，經計算，其故障源溫度約為624.66℃，介于300℃--700℃之間，屬于中溫過熱，通過對故障源溫度估算，結合其他故障判斷方法，可診斷為該電壓互感器存在內部過熱并兼有放電性故障。

6 故障設備絕緣油透明度及氣味的判斷

由于故障1設備從分析結果來看故障發生在電磁單元，所以將故障互感器電磁單元中的絕緣油置于光線充足的地方，觀察后發現其顏色呈暗淡黃色并且粘度較大，不是呈透明且略帶藍色，另外，用鼻子嗅發現氣味中帶有刺鼻的燒焦味，由此可判斷該電壓互感器內部存在傷及到了設備內部絕緣材料的過熱或放電故障。

7 故障原因分析

對于像CVT這種設備，其故障多見于下列原因：

（1）絕緣受潮。當設備直接進水受潮時，往往絕緣突然擊穿，導致事故發生。這種事故是無法預知的。但是運行中少油設備絕緣有很多是緩慢受潮的，這時從設備底部取油樣分析油中溶解氣體含量并配合其他判斷方法進行故障原因的判斷。

（2）制造質量問題。由于制造質量不良，如絕緣不清潔，絕緣包繞松散，絕緣層間有皺折、空隙、少放電屏而造成均壓效果不佳，真空處理不徹底等。這類質量缺陷會使設備在運行中發生局部放電，嚴重時會發生樹枝狀放電，產生乙炔氣體。

（3）末屏引線或接地線接觸不良，甚至斷線引起火花放電。這種情況在尚未導致絕緣擊穿前，火花放電將產生大量的氫氣、乙炔和其他烴類氣體，當放電涉及固體絕緣時，還產生大量的一氧化碳和二氧化碳。

8 結論

上述電容式電壓互感器不論是電氣診斷性試驗，還是絕緣油色譜分析試驗結果都不符合規程規定，不能投入運行，需立即更換。

參 考 文 獻

[1] 變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查 操敦奎編著

[2] 變壓器油及相關故障診斷處理技術 錢旭耀編著

[3] 電氣設備故障檢測診斷方法及實例 陳蕾編著

作者簡介：

任曉麗 女，1974年04月16日，甘肅省張掖供電公司變電運檢室電氣試驗班工作負責人，技師，助理工程師.