电容式电压互感器电容分压器红外测温异常原因分析

电容式电压互感器电容分压器红外测温异常原因分析

陈沛东 王金铜 张寺霖 赵海鹏 沙代提 ·买买提

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摘要：本文介绍了一起220kV电容式电压互感器电容分压器红外测温异常的案例，结合二次电压增大、电磁单元油位升高准确分析出下节电容分压器内绝缘油发生内渗，电容片发生击穿，并通过停电试验、解体进行了进一步印证，同时提出了对于电容式电压互感器日常检修维护中的注意事项。

关键词：电容式电压互感器；红外测温；二次电压；内渗；电磁单元油位

0 引言

电容式电压互感器（CVT）与常规的电磁式电压互感器相比，CVT除可防止因电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振外，在经济性及安全性上还有很多优越之处。

本文通过介绍一起经红外测温发现220kV CVT下节电容分压器局部发热，进而发现其绝缘油内渗造成电容片击穿的案例，阐明了红外精确测温对于发现电压致热型设备缺陷的重要意义。

1缺陷发现与分析

1.1红外测温

某变电站220kV出线间隔CVT型号为TYD220/√3-0.005H，2016年5月投运，2020年12月24日试验人员开展红外测温工作时发现该间隔CVT A相下节瓷瓶靠近上部法兰部位测温异常，如图1所示。

同时结合表1，根据图像特征判断法，纵向分析A相下节瓷瓶前三片伞裙处存在明显热点，为-27.2℃，与上节温差为4.2K；横向分析下节三相温差为3.4K，现场经多角度多方位拍摄，各角度均存在发热现象。

根据DL_T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》表1.1规定：热像特征为局部过热，温差达到2-3K【1】，应判定为存在缺陷，初步判断该间隔电压互感器A相内部可能存在电容片击穿，介质损耗偏大等严重缺陷，应结合停电进行检查处理。

1.2二次电压排查

由于电容异常会导致二次电压异常，对该间隔三相CVT后台二次电压进行排查，二次电压分别为：A相63.85V、B相61.68V、C相61.49V，AC相相差2.36V，电压不平衡率3.8%，A相二次电压高于BC相。综合分析判断二次电压升高的原因为该相CVT下节电容分压器高压电容（C11）可能存在击穿，C11增大，在中压电容（C2）正常的情况下，C2承担的电压升高，进而导致电磁单元一次侧电压升高，因此二次电压升高【2】。

单个电容片电容量约为1uF，每一节电容分压器内均由多个电容单元片采取串联方式组成。已知出厂试验值C11:12095pF, C2:65100 pF,上节电容C12:10250pF，下节总电容C11C2:10200pF。

根据出厂值计算高压电容：

= 5548.2pF

式（1）中C11为下节CVT高压电容电容量，C12为上节CVT高压电容电容量, C1为CVT高压电容整体电容量。

三相电压平衡，取B相、C相二次电压平均值作为A相正常时二次电压值约为：

=（61.68+61.49）/2=61.59V

A相一次侧实际电压约为：

UA’=Ua’×2200=61.59×2200=135.5kV

A相后台一次电压为：

UA=Ua×2200=63.85V×2200=140.5kV

根据出厂试验数据:

=5548.2×65100/5548.2+65100

=5112.5pF

式（2）中CN该相CVT的整体电容量,C2为CVT中压电容电容量。

根据理论计算,目前A相整体电容量约为：

= 1000000/5112.5- 1000000/5301

=7片

式（4）中C单为单个电容片电容量。

1.3 电磁单元油位检查

2020年12月24日，观察三相电压互感器电磁单元油位，A相油位满油位，BC相1/2油位，查询历史油位变化情况，A相油位自2018年有明显增长。

2 设备停电处理

2.1 现场停电试验

2020年12月27日，对该间隔电压互感器A相进行停电更换工作，同时对故障相进行一二次绝缘电阻、介损及电容量、变比及二次直阻测试，其中A相下节高压电容C11介损及电容量、下节电容分压器变比试验数据异常【3】。

2.2 设备解体检查

（1）电容片电容量测试情况。

吊出外瓷套后，可以发现下节电容分压器由5组高压电容单元及1组中压电容单元组成，每组电容单元由多片电容片组成。

利用电容表依次对下节整体电容量、C2、C11(共5组组成）开展电容量测试，详见表6，下节整体电容量、C2与停电试验数据一致，在开展第一组高压电容组电容量测试时发现数据异常，其余四组未见异常。确定故障部位为第一组高压电容器组。

根据电容量测试结果，对第一组高压电容组内第1-7片电容片进行进一步检查，发现7片电容片均存在明显击穿放电点

4 原因分析

电压互感器下节电容分压器高、低压套管法兰螺栓安装工艺不良，造成高、低压套管与下法兰连接处密封失效，下节电容器绝缘油内渗到电磁单元油箱内，下节电容器内油位下降，上部电容芯子裸露，绝缘强度下降，致使下节电容分压器自上而下连续7个电容片被击穿，电容分压器内绝缘油色谱异常，红外图谱检测异常，高压电容电容量增大，电磁单元一次侧电压升高，进而导致二次电压升高。

5 结语

（1）电容分压器内部电容片击穿后，二次电压会有较为明显的变化，运维人员日常巡视时应密切关注二次电压的变化，当发现二次电压异常时，应及时开展设备外观检查、红外检测等手段进行综合分析。