220kV电容式电压互感器发热故障分析及预防措施

220kV电容式电压互感器发热故障分析及预防措施

姓名：雷瀚宇

单位：国网福州供电公司 所在地：福建省福州市 邮编 : 350000

摘要：在电力系统中电压互感器是不可缺少的电气设备，其应用可完成功率和电压的测量，同还具有自动控制功能，可实现继电保护，能够提供电压相关数据。目前在变电站的改建、扩建及新建过程中电容式电压互感器的应用越来越广泛，虽然其应用具有诸多优点，但在实际应用的过程中也会发生些许故障，其中常见的问题就是发热故障，为了保证220KV电容式电压互感器的运行正常，本文重点分析了其发热故障问题，并结合分析结果提出相应的预防措施，从而保证220kV电容式电压互感器运行的安全性和有效性。

关键词：220kV电容式电压互感器；发热故障；预防措施

引言：分压电容器和电磁单元是组成电容式电压互感器的重要部分，与电磁单元的连接，需要对电容进行串联，实现分压的目的，之后与电磁单元连接，该设备在电力系统中有着重要的地位，实现了一次系统电压二次侧准确传递的目的，能够应用于自动控制、继电保护和电压测量中^[1]。据相关数据统计得知，我国2018年国家电网变电设备的故障共发生43起，其中有5起是因电压互感器引发，其发率为11.63%。当前，电容式电压互感器是电力系统中常用的设备，通过与电容器分压的串联，之后进行隔离和降压，在仪表装置、保护装置和计量装置中应用。电容式电压互感器与电磁锁电压互感器相比，其在断路器断口时不会产生铁磁谐振，具有较高的经济性和耐压水平^[2]。本文针对一起电容式电压互感器发热故障进行分析，明确导致故障的原因并提出相应的解决措施。

一、故障介绍

以上海某地2019年末发生的220kV电容式电压互感器发热故障为例，该故障主要发生于上海地区某500kV变电站，该变电站在此之前未接受过任何检修，采用复役操作方法进行220kV线路分析，结果此线路A相电容式电压互感器、B相电容式电压互感器与C相相比，前者电磁单元油箱正常，后者存在异常发热的现象，11.2℃为A相和B相温度，而C相温度高达33.6摄氏度，发现后将该220kV线路紧急拉停，同详细的检查二次回路的运行状况，但未见异常，因此对其进行相关试验以此完成诊断，并实施解体试验进行检查，明确故障情况。

二、分析故障原因

（一）诊断性试验

导致油箱发热的原因较多，如绝缘油劣化、阻尼器故障、保护避雷器故障、补偿电子器故障以及中间压变绕组断线或短路等，为了分析上述线路故障情况，并了解导致故障的具体因素，同时完成CVT的相关判断，具体包块绝缘绕组的完好性和绝缘介质的良好性，因此开展诊断性试验和解体试验，且提前进行绝缘电阻和直流电阻情况分析，并实施介损和电容量试验。

通过相关实验对直流电阻的出厂值和实验值进行比较，发现其处于误差和标准范围内，表示合格，而中间压变次辅级绕组的实验结果也显示合格，该结果证明，断线故障和短路故障未发生在二次绕组。然而A这一初次绕组首端在设备内部未引出端子，这种情况下，导致AE直流电阻得不到测量，所以需要采用该部分的CTV解体后实验，对于初级绕组的情况无法进行相关判断。

据绝缘电阻和介损、电容量实验数据分析得知，无论是介损、电容量，还是高压电容C₁₁，与合格标准相比均符合，无异常现象。对C₂介损及电容量、C₁₂进行自激发测试，针对辅级绕组使用介损仪加压方式，可发现初级绕组首端A经过电磁感应后，会出现高压现象，以此获得相关数据，得出中间压变绝缘状况与测量结果有着一定的联系，但发现了中间压变绕组绝缘电阻不合格，这一结果署名，中压变可能出现绝缘受损，绝缘受损的情况也可能发生在电容本身^[3]。结合既往的经验分析，中间压变在电容式电压互感器运行时，有较大的几率出现缺陷。当前，在A点的中间压变和电容单元无法解耦，且无法完成C₂、C₁₂和中间压变的单独试验，因此需要采用CVT解体检查，对相关问题进行详细判断。

结合诊断试验可得出以下结果：首先，C11这一电容单元经过试验分析后发现其质量较好无异常；其次，在进行C₁₂和C₂电容单元试验时，发现存在不合格现象，然而电磁单元存在耦合，经过经验判断和相关原理，可初步确定C₂和C₁₂未发生故障。最后，对电磁单元采用特性试验，结果显示合格，其中不合格的是绝缘试验，中间压向高压侧主转变时，主绝缘表现较低，因此怀疑次电磁单油箱内出现油质变差的情况，然而该型号设备未设置油位观察窗，且无放油口，所以需要通过解体检查后进行一定确定。

三、解体检查

1. 解体后现象

对CVT进行返厂后，开展解体检查，将C11电容器拆除，之后紧固电磁单元油箱的螺丝松开，之后使用启动装置将电容器吊起，对A点和N点进行解除，解耦中间压变和下节电容器，对耦合位置进行观察，结果发现该部位A无异常情况，但密封油箱的四个边，出现锈蚀现象，但所表现的程度不同。通过解体后发现，电磁单元不仅出现浑浊的油色，还伴有烧灼的气味，对油箱底部进行观察，发现部分痕迹，表现为白色。解体后，将中加压变吊芯后进行相关检查，发现中压变朝着油箱底部的主绝缘区域，有严重的击穿现象。试验结果还表明，油箱顶部中间区域可发现痕迹，表现为黑色，且该部位绝缘纸存在痕迹，表现为刮痕，未见较为严重的损伤。观察保护避雷器、引出线端子盘以及补偿电感和阻尼装置，为见明显的痕迹，说明无受损情况。通过上述观察可发现，CVT在运行过程中，电磁单元的油箱，密封受损严重，导致油箱内受损，且受潮严重，这种情况下，油箱的绝缘性会出现严重降低，在此过程中，进行停复役操作，该区域可能受到过电压的影响，出现绝缘击穿的现象，从而导致发热。

2. 解体试验

在进行解体试验的过程中，完成解体受，可进行中间压变和电容单元的单独试验，在试验过程中，妒忌介损电容量和绝缘电阻容量进行分析。两者的容量均与相关标准符合，在试验过程中对电容单元进行开盖后进行详细的检查，对电容器油进行观察，发现有纯净的色泽，对电容层表明进行观察，未见异常痕迹，且无放电现象，该结果与试验结果有一致性，分确定电容单元无异常。

之后采用直流电阻和绝缘电阻进行中间压变试验，结果发现绕组滞留电阻与相关标准相符，也可证明辅级绕组和初级绕组正常，无异常情况。

4. 预防措施

通过上述试验结果的分析，可知，本文中未发现CVT电容单元、阻尼装置、补偿电感、引出线端子盘和保护避雷器均无异常情况，出现异常的部位是中间压变绝缘。在CVT运行过程中，电磁单元的油箱出现密封实效的情况，导致油箱内进水，使其出现严重的受潮现象，导致绝缘油性能大幅度降低，过电压在停复役过程中操作，导致油箱区域出现绝缘击穿现象是导致发热的主要原因。

依据上述原因分析，可采取以下措施进行预防。首先，在设备出厂至检修的各个环节中，需要对其进行完善的密封试验，了解设备的密封性。其次，可采用红外测温和带电检测的方法进行运行中电气设备的检查，保证早期发现问题并及时结节^[4]。另外，加强电气设备运行中的巡视，对油箱是否出现漏油进行观察，若发现该现象，进行相应的处理。此外，相关人员需要对以往停电数据进行详细的分析，了解设备存在的隐患问题，制定相应的预防措施。再次，合理的对停电机会进行利用，完成密封情况的检查，对密封不良的情况进行及时处理，避免油箱受潮的情况发生。最后，在设备密封失效后，对其运行情况加强检测，并缩短周期，密切监测。

结语：在电压和功率测量以及电能计量和继电保护中电容式电压互感器的应用较为广泛，其具有重要的作用，然而在实际应用中该设备容易出现发热故障，因此需要通过合理的手段进行详细的检查和分析，明确其故障原因，提前做好预防措施，从而避免设备故障的发生率，使其运行效率提高。

参考文献：

1. 周文，梁纪峰，焦亚东，李铁成，路艳巧，刘勇.电容式电压互感器电压暂降测量误差分析及校正[J/OL].中国电力：1-9[2022-03-22].

[2]黄海飞,许家响,王静,范小辉,朱旻哲.电容式电压互感器电磁单元异常发热故障分析[J].电力安全技术,2021,23(11):67-69.

[3]徐鹏,殷鑑,沈亚春,董正杰.一起220 kV CVT二次电压异常事件调查[J].电力电容器与无功补偿,2021,42(05):94-99.

[4]韩海安,向鑫,王晖南,薛建立,邵龙,李红斌.电容式电压互感器温度特性研究[J].高压电器,2021,57(05):123-129.