張廣東，王 鋒，張玉剛，王曉琳，羅紅英

(1.國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050；2.國網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州730020；3.國網(wǎng)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(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050；2.國網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州730020；3.國網(wǎng)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(yùn)行中油箱異常發(fā)熱處理實(shí)例，采用現(xiàn)場試驗(yàn)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(jié)合歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，對CVT電容器和電磁單元常規(guī)檢查和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析比對。

電容式電壓互感器；油箱；發(fā)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(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)度高、鐵磁諧振抑制性能好等優(yōu)點(diǎn)，在110 kV及以上電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，CVT運(yùn)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(hù)避雷器故障、二次接線錯誤等，會導(dǎo)致CVT二次輸出電壓異常、阻尼器元件損壞、本體發(fā)熱等缺陷；引起保護(hù)裝置誤動作、測量精度降低，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

根據(jù)《電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》要求，對運(yùn)行中的CVT進(jìn)行紅外精確診斷是CVT例行試驗(yàn)項(xiàng)目之一。紅外檢測數(shù)據(jù)是CVT重要的狀態(tài)量，由此可對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評估，為狀態(tài)檢修工作提供依據(jù)。電網(wǎng)設(shè)備紅外檢測技術(shù)由于具有不停電、不取樣、不接觸，直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高及應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可預(yù)先準(zhǔn)確判斷運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部缺陷，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和提高設(shè)備運(yùn)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(qū)內(nèi)的2座110 kV變電站進(jìn)行例行巡檢時，共發(fā)現(xiàn)5臺35 kV CVT油箱溫度異常的缺陷，最高溫度達(dá)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?；ジ衅骷t外圖譜

為進(jìn)一步確定異常原因，檢修人員進(jìn)行紅外精確測溫，確認(rèn)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(jìn)行停電診斷性試驗(yàn)，查找異常原因。將異常設(shè)備送至檢修車間進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CVT介損超標(biāo)、電容量與初值相差較大，隨后安排對故障設(shè)備解體，查找原因。

2 故障分析

2.1 診斷性試驗(yàn)

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(jìn)一步查找異常發(fā)熱原因，2015-09-22，對異常CVT停電進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)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(jié)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(jié)果

表4 C1/C2介損測試結(jié)果

從表1-4測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：

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

(2) 二次側(cè)絕緣電阻與上次試驗(yàn)結(jié)果無差異，二次絕緣電阻無異常；

(3) 從電容量測試結(jié)果分析，B相整體電容C偏小，與額定值相差-18.7 %，超出狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的范圍(±2 %)；

(4) 從介損測試結(jié)果分析，B相介損明顯增大，相間差達(dá)到168 %，屬嚴(yán)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(yàn)數(shù)據(jù)正常。

隨后又對B相電容本體及電磁單元取油樣進(jìn)行色譜分析，除H2含量略高于狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，其余試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常，由此排除了電容器受潮的可能。

通過對表1-4數(shù)據(jù)的綜合分析，結(jié)合CVT近年來的運(yùn)行狀況，初步判定B相CVT電磁單元內(nèi)部存在異常故障。

2.2 解體檢查

鑒于現(xiàn)場診斷性試驗(yàn)未查明故障原因，2015-09-24，對懷疑內(nèi)部故障的B相CVT進(jìn)行解體。解體發(fā)現(xiàn)電磁單元內(nèi)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(bǔ)償電抗器L、保護(hù)裝置F中的避雷器及二次繞組阻尼器中的電容器進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，除二次繞組阻尼回路并聯(lián)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(yīng)為200 μF，表明該電容器內(nèi)部已被擊穿。

2.3 原因分析

CVT電磁原理及阻尼回路內(nèi)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(tài)(工頻)下電感和電容處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，相當(dāng)于開路狀態(tài)，阻尼電阻不接入。而當(dāng)發(fā)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(tài)響應(yīng)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(yùn)行時，阻尼器中的電容與電感并聯(lián)諧振，阻尼器呈高阻態(tài)，流經(jīng)電阻的電流為幾mA，發(fā)熱功率為l mW。當(dāng)阻尼器中并聯(lián)的電容器被擊穿后，諧振回路處于短路狀態(tài)，輔助繞組上的100 V電壓全部加在其電阻元件上，導(dǎo)致回路長期通流發(fā)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(bǔ)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(yàn)值相比)。

3 故障處理

針對該類型電壓互感器試驗(yàn)及解體檢查所發(fā)現(xiàn)的問題，聯(lián)系生產(chǎn)廠家對紅外測溫發(fā)現(xiàn)異常的5臺電壓互感器二次繞組阻尼回路自愈式電容進(jìn)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(qiáng)的自恢復(fù)能力，且不易擊穿。

將異?；ジ衅魈幚砗筮M(jìn)行診斷性試驗(yàn)，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均無異常，與出廠試驗(yàn)值誤差均在合格范圍之內(nèi)。帶電投運(yùn)后，多次紅外精確測溫結(jié)果均合格。

4 結(jié)束語

(1) 電容式電壓互感器油箱發(fā)熱故障通常是由于電磁單元內(nèi)部(如高壓引線接地)或外部(如外部二次回路短路)故障使補(bǔ)償電抗器保護(hù)電阻或阻尼器阻尼電阻長期通流發(fā)熱所致。而在正常狀態(tài)下，保護(hù)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(fā)熱的故障具有溫升高且溫度上升快的特點(diǎn)，利用紅外熱成像儀測溫能夠準(zhǔn)確、及時地發(fā)現(xiàn)。

(3) 對于紅外測溫異常的運(yùn)行設(shè)備應(yīng)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(jìn)一步擴(kuò)大。

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2016-07-22。

張廣東(1983-)，男，高級工程師，主要從事電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維管理及狀態(tài)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(shè)備狀態(tài)檢修管理工作。

張玉剛(1974-)，男，高級工程師，主要從事輸變電設(shè)備智能運(yùn)檢管理工作。

王曉琳(1962-)，男，工程師，主要從事輸變電設(shè)備檢修管理工作。

羅紅英(1976-)，女，高級技師，主要從事輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測管理工作。