變電站電容式電壓互感器的故障分析及相關(guān)措施

0   引言

電容式電壓互感器 (Capacitive Voltage Transformer，CVT)，俗稱(chēng)壓變，是在變電站內重要的電氣設備，將高電壓轉換為電壓，為站內保護及控制裝置提供可靠穩定數據。正因其設備需要在外部比較復雜環(huán)境下穩定可靠運行，在新擴建等相關(guān)工程中選取應用。

長(cháng)期在復雜的外部環(huán)境下運行，難免會(huì )出現由于結構、質(zhì)量、環(huán)境等因素，CVT二次回路電壓異?；蛘吖收?。主要涉及電容單元短路擊穿、過(guò)熱缺陷、端子虛接等故障。本文選取變電站內220 kV 線(xiàn)路壓變中在接地和末屏兩處端子相連接的虛接線(xiàn)故障放電，并依據現場(chǎng)實(shí)際現象、數據測試等方面分析故障原因，并基于此提供建議措施。

1   故障簡(jiǎn)述

2018 年11 月21 日對220 kV 變電站巡視時(shí)，發(fā)現某220 kV 線(xiàn)路間隔的線(xiàn)路壓變存在異響，隨后停電進(jìn)行全面檢查，檢查發(fā)現壓變N 端與接地樁連接的短接線(xiàn)靠近N 端側接頭存在脫落狀況，如圖1 所示故障的實(shí)際展現。由圖可知，該處故障處很明顯放電灼燒痕跡。如圖2 所示，可推斷出該故障的發(fā)生是由于異常放電導致。

圖1 壓變二次盒內故障點(diǎn)

圖2 壓變異響放電痕跡

2   故障分析

2.1 工作原理

電容式電壓互感器是以電容為主要分壓測量裝置。如圖3 所示，由CVT 的電氣原理可知，高壓電氣設備與高壓電容C1 直接相連，其中起分壓作用的為中壓電容C2，中壓電容與中壓變壓器T 相連輸入電壓。一般而言，線(xiàn)路電壓U1 高于中壓變電器T 的一次側。在理論情況下，中壓電容C2 等于T 的輸入電壓。計算為：

在上式（1）中，分壓系數設為k，中間電壓變壓器的實(shí)際變比來(lái)決定該分壓系數的參數，所以式（1）分壓系數由圖3 中兩電容容量大小來(lái)定。

日常工程中，比較常見(jiàn)的電容式電壓互感器參數如表1 所示。分析表中參數可知，不同類(lèi)型的電壓互感器具有一樣的參數，分壓電容數據的不同主要由額定負荷大小來(lái)定。因此，研究分析某種電壓互感器的N 點(diǎn)虛接甚至懸浮放電的相關(guān)機理，能夠具有一定的參考性。

2.2 原因分析

通過(guò)對電容式電壓互感器的研判分析可知，正常運行二次接線(xiàn)末屏N 端與接地端子接地，但由于接地短接線(xiàn)兩頭有黑色熱縮套包裹，內部壓接未全面壓緊壓實(shí)，冷壓頭壓接不緊部位開(kāi)始放電，對熱縮套進(jìn)行燒融，待冷壓頭脫開(kāi)后，接地鼻子與接地線(xiàn)間隙距離超過(guò)了放電間隙距離，放電位置從短接線(xiàn)冷壓頭位置轉移到放電間隙位置，放電形成異響。

圖4 熱縮套融燒脫落接地斷開(kāi)

3   預防措施

電壓互感器是站內的重要電氣設備，為系統可靠運行提供基礎，并在變電站可研設計階段、基建驗收、消缺階段、日常運維中全過(guò)程各盡其職。在日常電壓互感器投產(chǎn)、電壓互感器末端容性接口裝置拆除、絕緣熱套管等過(guò)程中，針對于電壓互感器的驗收運行維護，需加強技術(shù)和制度相關(guān)預防措施。

1）運維檢修人員可以結合日常停電工作，認真排查壓變二次回路中接線(xiàn)是否正確，是否存在虛接、脫落的現象。

2）嚴肅三級驗收制度，充分發(fā)揮設備主人職責，嚴格按照檢修方案做好現場(chǎng)作業(yè)監管驗收。嚴肅施工前交底流程，確保施工人員熟悉各項安全措施及標準工藝。

3）在日常運維過(guò)程中，應加強壓變的重點(diǎn)巡視，并針對于壓變充油檢查有無(wú)滲漏情況，并開(kāi)展紅外測溫。帶點(diǎn)檢測等試驗項目，對后臺二次電壓密切關(guān)注。

4）對問(wèn)題的設備廠(chǎng)家約談，要求嚴格把控質(zhì)量關(guān)，避免出現軟銅線(xiàn)虛接故障的存在，并質(zhì)量過(guò)程把控，設備質(zhì)量關(guān)鍵數據審核上報。

5）嚴格按照設備驗收規定規范和《國家電網(wǎng)有限公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》，在設備投運前，檢查確認末屏N 端可靠接地，密封完好，防止水汽進(jìn)入影響設備絕緣。

4   結論

本文研究了變電站內線(xiàn)路壓變故障，梳理壓變工作原理和其設計的拓撲結構類(lèi)型，并通過(guò)改變線(xiàn)路壓變的二次回路接線(xiàn)方式，分析線(xiàn)路壓變末端N端未可靠接地，導致懸浮放電事件發(fā)生。如不及時(shí)發(fā)現處理，會(huì )對系統可靠運行造成重要的安全隱患。通過(guò)對該故障實(shí)例的研究，并在運維檢修工作中提出相關(guān)的防范措施。

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年1月期）