一起110kV電容式電壓互感器異常發(fā)熱的案例分析

引言

電容式電壓互感器為組合式單柱結(jié)構(gòu),由電容分壓器及電磁單元兩部分組成。電容分壓器由一臺(tái)或幾臺(tái)耦合電容器串聯(lián)疊裝組成。高壓端有專門用于接線的接線板,位于耦合電容器頂部,中壓和低壓端由最下面一節(jié)耦合電容器的底盤引出至電磁單元內(nèi)部。近年來(lái),電容式電壓互感器（以下簡(jiǎn)稱CVT)由于其維護(hù)方便,主絕緣主要由分壓電容器承擔(dān),不易造成惡性事故:運(yùn)行可靠性高,結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,故在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。但是由于受到廠家生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)、材料等因素的影響,CVT存在的質(zhì)量問(wèn)題比較多,故障率也比較高,嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)CVT在運(yùn)行中存在的內(nèi)部故障,必須定期對(duì)其進(jìn)行紅外測(cè)溫、電壓監(jiān)測(cè)及油色譜分析。

1異?，F(xiàn)象

2019年4月11日,我公司運(yùn)維站對(duì)某110kV變電站西百藍(lán)線193線路CVT進(jìn)行測(cè)溫時(shí),發(fā)現(xiàn)西百藍(lán)線193線路CVT本體及下端絕緣子靠法蘭處異常發(fā)熱,溫度達(dá)到48.5℃,比其他或相鄰絕緣瓷瓶溫度高出近35℃。

工作人員首先測(cè)量線路及母線二次電壓（西百藍(lán)線193線路CVT二次電壓繞組a-n處二次電壓值為:101.8V,線路pt二次繞組da-dn處二次電壓值為:58.5V:110kVm段母線電壓AB:105.8V,AC:105.7V,BC:105.9V,AN:61.1V,BN:61.2V,CN:61.2V),并進(jìn)行對(duì)比,誤差為4676V。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試末屏電流N端為:i=191.2A。通過(guò)公式現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算可以得出電容量為:

根據(jù)相關(guān)文件規(guī)定,將電容量與額定電容值進(jìn)行比較,超過(guò)-5%～10%范圍時(shí)需引起注意。

2停電試驗(yàn)

由設(shè)備管理檔案可知,該CVT上次例行試驗(yàn)各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均合格,次年?duì)顟B(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果為正常狀態(tài)。

2.1絕緣油油色譜及微水分析

對(duì)CVT電容單元進(jìn)行了油取樣分析,發(fā)現(xiàn)油樣油色是黃褐色,可聞到濃烈的燒焦味。經(jīng)對(duì)油樣微水含量、耐壓試驗(yàn)和油色譜分析發(fā)現(xiàn),油中微水含量超標(biāo),電容器內(nèi)部總烴、乙炔、氫氣均嚴(yán)重超標(biāo),數(shù)據(jù)如表1、表2所示,電容器內(nèi)部發(fā)生高能放電,油中氫氣、乙烷、乙烯含量占主要成分。

2.2絕緣電阻測(cè)試

使用2500V兆歐表測(cè)試110kV線路CVT絕緣、介損及電容量,測(cè)試結(jié)果如表3所示。

采用自激法測(cè)量顯示C1、C2介損均符合規(guī)范0.25%的要求,而電容量測(cè)試C1的電容變化百分比符合規(guī)范±2%的要求,C2的電容變化百分比為4.596%則超出了標(biāo)準(zhǔn)。

初步判斷故障點(diǎn)溫度較高并存在高能放電情況,經(jīng)向上級(jí)匯報(bào)后立即將該CVT停運(yùn)。

3解體檢查過(guò)程

對(duì)該故障CVT進(jìn)行解體分析,首先放掉CVT油箱中的油,吊出電容單元后,設(shè)備外觀絕緣層正常,進(jìn)一步逐個(gè)對(duì)C2單片電容量進(jìn)行測(cè)試,得到結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表4結(jié)果判斷為第11個(gè)單片電容器電容值異常,對(duì)第11個(gè)單片電容器產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拆解,發(fā)現(xiàn)第11個(gè)單片電容器部分元件被擊穿,如圖1所示。

圖3單片電容擊穿圖

4原因分析

根據(jù)上述產(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析產(chǎn)品溫升異常的原因:產(chǎn)品密封失效,外部水汽進(jìn)入電容器內(nèi)部,導(dǎo)致電容器油微水超標(biāo)。產(chǎn)品密封失效可能原因?yàn)楫a(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中個(gè)別螺栓未擰緊,在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中松動(dòng)。電容器元件被擊穿,元件內(nèi)部產(chǎn)生局部放電,導(dǎo)致電容器底部溫升異常。電容器元件被擊穿的可能原因?yàn)?（1)電容器油微水超標(biāo),電容器元件絕緣逐漸下降到允許電場(chǎng)強(qiáng)度,元件發(fā)生擊穿;（2)老產(chǎn)品元件為手工卷繞,產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中帶入雜質(zhì),導(dǎo)致元件被擊穿。由于放電擊穿點(diǎn)靠近瓷瓶底部,將周圍的絕緣油加熱,并將溫度傳遞到油箱外殼,使CVT下部法蘭發(fā)熱。由于本次故障發(fā)現(xiàn)及時(shí),并未造成嚴(yán)重后果。

5防范措施

（1)通過(guò)紅外檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)CVT存在的發(fā)熱點(diǎn),并通過(guò)N端電流量測(cè)試,供檢修人員參考查明原因,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

（2)通過(guò)油色譜分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)CVT存在的潛伏性故障,建議定期進(jìn)行油色譜試驗(yàn),針對(duì)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的電容單元溫度異?；虬l(fā)出異常響聲的CVT,應(yīng)立即取油樣進(jìn)行油色譜分析試驗(yàn)。

（3)對(duì)線路CVT與母線CVT二次電壓進(jìn)行比對(duì),有異常時(shí)進(jìn)行末屏電流測(cè)試,計(jì)算電容量變化情況,同時(shí)進(jìn)行測(cè)溫。

（4)積極展開(kāi)CVT設(shè)備在線監(jiān)測(cè)工作和紅外測(cè)溫,溫升超過(guò)2～3K,需停電進(jìn)行電容器油微水及油色譜測(cè)試及電器試驗(yàn)及檢查。