一起220 kV 電容式電壓互感器故障分析

李紅仙

（云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650200）

0 引 言

電壓互感器作為電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，可以將一次系統(tǒng)的電壓準(zhǔn)確傳到二次側(cè)，用于電壓測(cè)量、繼電保護(hù)和自動(dòng)控制等[1-2]。2018 年國(guó)家電網(wǎng)變電設(shè)備引發(fā)的43 起事件中，電壓互感器引發(fā)事件5 起，占比11.6%，其中因N 端與接地端子接觸不良虛接持續(xù)放電造成內(nèi)部絕緣損壞事故共4 起[3]。目前，電力系統(tǒng)采用的主要是電容式電壓互感器。此類電壓互感器由串聯(lián)電容器分壓，然后經(jīng)電磁式電壓互感器降壓和隔離，供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。與電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器不會(huì)與斷路器斷口電容產(chǎn)生鐵磁諧振，耐壓水平高，且經(jīng)濟(jì)性突出[4-5]。

針對(duì)一起220 kV 電容式電壓互感器N 端與接地端子虛接導(dǎo)致二次接線盒發(fā)熱的故障，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)故障分析和電壓互感器狀況檢查試驗(yàn)，最終查明了事件原因。更換末屏N 端和接地端的連接線，送電投入運(yùn)行后設(shè)備正常。最后，提出了預(yù)防電容式電壓互感器同類故障的措施。

1 故障簡(jiǎn)介

2018 年6 月13 日，檢修人員在迎峰度夏專業(yè)化巡視測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)，某500 kV 變電站一線路電容式電壓互感器C 相二次接線盒發(fā)熱，油箱及本體溫度無(wú)異常，檢測(cè)溫度為77 ℃，其他正常相電壓互感器二次接線盒溫度為19 ℃，環(huán)境溫度18 ℃，三相對(duì)比溫差為 52.6 K?，F(xiàn)場(chǎng)一次、二次電壓運(yùn)行無(wú)異?，F(xiàn)象，油位指示在正常范圍。根據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范（DL/T664-2008）》要求，“電容式電壓互感器溫差0.5～ 1 K 屬電壓致熱型缺陷，電壓致熱型設(shè)備的缺陷一般定義為嚴(yán)重及以上缺陷”，C 相溫差超過(guò)1 K 屬危急缺陷，需緊急停電。該線轉(zhuǎn)檢修后，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查。

2 故障調(diào)查

2.1 電容式電壓互感器現(xiàn)場(chǎng)狀況檢查

該互感器分為上下兩節(jié)，帶過(guò)電壓保護(hù)火花間隙，生產(chǎn)日期2017 年1 月，投運(yùn)日期為2018 年4 月25 日?，F(xiàn)場(chǎng)檢修人員分別從一次設(shè)備本體、二次接線盒、二次電纜穿口等方面排查進(jìn)行檢查。地腳螺栓、支架固定螺栓、機(jī)構(gòu)與支架固定螺栓未見(jiàn)有松動(dòng)跡象，電纜穿口切面處理工藝合適，電纜表皮沒(méi)有受損痕跡?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)三相火花間隙進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試，A、B、C 相不通。按照電氣性能，火花間隙正常無(wú)損壞。A、B 兩相電壓互感器末屏N 端與接地端子連接線（帶絕緣多股軟銅線）連接可靠，各接線、螺栓均已緊固。C 相電壓互感器二次接線盒檢查發(fā)現(xiàn)，軟銅線兩端線鼻子有一端壓接不良，存在虛接導(dǎo)致電壓互感器末屏N 端不可靠接地，對(duì)地端子有放電痕跡。連接線外絕緣已經(jīng)燒損，軟銅線勉強(qiáng)連接，拆卸軟銅線時(shí)軟銅線即斷裂。

2.2 電容式電壓互感器試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)用高壓介損測(cè)試儀、絕緣電阻測(cè)試儀和變比測(cè)試儀，對(duì)該電壓互感器進(jìn)行電容量和介損、絕緣電阻和變比測(cè)試。試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果為：電容器極間絕緣電阻、電容器電容量初值差（初值為交接值）、電容器介質(zhì)損耗因數(shù)以及二次繞組絕緣電阻，符合Q/GDW 1168-2013《輸變電設(shè)備狀體檢修試驗(yàn)規(guī)程》要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。繞組直流電阻符合《XX 省電力公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（2006 版）》要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。變比試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合《XX 省電力公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（2006 版）》要求，規(guī)程要求變比應(yīng)符合等級(jí)規(guī)定，三相各繞組誤差為1%～2%（1a1n繞組為0.2 級(jí)，2a2n 繞組為0.5 級(jí)，3a3n 繞組為3 級(jí)，dadn 繞組為3 級(jí)n），試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)和變比數(shù)據(jù)符合規(guī)程要求，未見(jiàn)異常。由于CVT 油箱內(nèi)部元件較多，電氣試驗(yàn)考核不全面，應(yīng)與油色譜試驗(yàn)結(jié)果綜合判斷。

3 原因分析

停電前，該電壓互感器三相一次電壓225 V 左右，二次電壓都為58 V 左右，為正常線路的電壓值。通過(guò)電氣試驗(yàn)結(jié)果顯示，上下兩節(jié)的電容量、介損和二次繞組絕緣電阻都正常。通過(guò)油色譜試驗(yàn)，結(jié)果顯示油色譜試驗(yàn)結(jié)果為油中無(wú)乙炔含量，電壓互感器油箱電測(cè)單元無(wú)異常。電壓互感器外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)滲漏油情況。檢修人員初步判沒(méi)有發(fā)生發(fā)熱、放電現(xiàn)象，同時(shí)外部的發(fā)熱、放電未影響到油箱內(nèi)部，發(fā)熱點(diǎn)位置應(yīng)為二次接線盒末屏N 端與接地端子連接處。因?yàn)镹端與接地端子接觸不良，存在虛接致放電發(fā)熱。若為N 端與接地端子接觸不良，N 端可能存在最高10 kV 電壓。此電壓為懸浮電壓，會(huì)對(duì)接地端子放電引起發(fā)熱。

4 事件處置情況

針對(duì)該類型的電壓互感器，一方面可能是由于設(shè)備運(yùn)行中震動(dòng)導(dǎo)致壓接連接線的螺栓慢慢變松虛接，主要方面是廠家施工工藝不規(guī)范，質(zhì)量控制把關(guān)不嚴(yán)，連接線外絕緣過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致里面軟銅線沒(méi)有完全接觸接線端子而虛接，且此類故障驗(yàn)收時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。上述分析可知，該電壓互感器更換C 相末屏N 端與接地端子得連接線后可以繼續(xù)投運(yùn)?，F(xiàn)場(chǎng)檢修人員更換C 相連接線后，對(duì)A、B、C 三相二次端子盒連接線進(jìn)行全部檢查，螺栓都緊固，無(wú)虛接情況。送電后，該線路一次電壓為224.5 kV，二次電壓為58.3.3 V，一次、二次電壓正常。此外，紅外測(cè)溫結(jié)果正常，電壓互感器二次接線盒溫度為16.2 ℃，環(huán)境溫度15.1 ℃，各相對(duì)比溫差無(wú)異常。

5 預(yù)防措施

電壓互感器是變電站的重要設(shè)備，確保其安全可靠運(yùn)行需廠家在設(shè)計(jì)生產(chǎn)階段、檢修人員在基建驗(yàn)收消缺階段、運(yùn)維人員在日常運(yùn)維中共同承擔(dān)各自的重要職責(zé)。本次故障發(fā)現(xiàn)及時(shí)，否則該互電壓互感器繼續(xù)運(yùn)行將會(huì)擊穿二次接線盒環(huán)氧樹(shù)脂絕緣隔板造成滲漏油，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及設(shè)備的可靠運(yùn)行造成重要的安全隱患。

此外，針對(duì)電壓互感器的驗(yàn)收運(yùn)行維護(hù)，有如下預(yù)防措施。

（1）結(jié)合停電檢修，仔細(xì)檢查二次接線盒接線是否正確，特別保證末屏N 端與接地端子可靠連接，同時(shí)要特別注意帶絕緣套的連接線壓接。

（2）停電檢修試驗(yàn)中，除了電容式電壓互感器的介損、電容量、二次繞組的絕緣外，特別注意繞組變比試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器部分擊穿、中間變壓器一次繞組局部短路層間絕緣不良、抗諧振濾波器等其他二次元件短路故障。

（3）在電壓互感器巡視過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)檢查電壓互感器線一端（接地端子處）壓接不可靠，導(dǎo)致軟銅線與接地端子虛接，對(duì)有無(wú)滲漏油、紅外測(cè)溫及對(duì)一次、二次電壓密切監(jiān)視（二次電壓三相造成本次發(fā)熱的直接原因，驗(yàn)收時(shí)雖然檢修人員對(duì)接線盒各接線差值在0.3 V 時(shí)，應(yīng)引起注意）。

（4）生產(chǎn)廠家質(zhì)量控制把關(guān)不嚴(yán)，連接線所用軟銅線的外絕緣過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致出現(xiàn)虛接故障?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造過(guò)程中，要嚴(yán)格控制電壓互感器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（5）例行檢修和投產(chǎn)驗(yàn)收時(shí)，嚴(yán)格按照驗(yàn)收規(guī)范和《國(guó)家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》，特別是在設(shè)備送電前，檢查二次接線盒接線是否正確，末屏N 端接地良好可靠，二次接線盒電纜槽盒密封良好，防止水汽進(jìn)入。