變電站電容式電壓互感器的故障分析及相關措施

0   引言

電容式電壓互感器 (Capacitive Voltage Transformer，CVT)，俗稱壓變，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(wěn)定數(shù)據(jù)。正因其設備需要在外部比較復雜環(huán)境下穩(wěn)定可靠運行，在新擴建等相關工程中選取應用。

長期在復雜的外部環(huán)境下運行，難免會出現(xiàn)由于結構、質量、環(huán)境等因素，CVT二次回路電壓異常或者故障。主要涉及電容單元短路擊穿、過熱缺陷、端子虛接等故障。本文選取變電站內220 kV 線路壓變中在接地和末屏兩處端子相連接的虛接線故障放電，并依據(jù)現(xiàn)場實際現(xiàn)象、數(shù)據(jù)測試等方面分析故障原因，并基于此提供建議措施。

1   故障簡述

2018 年11 月21 日對220 kV 變電站巡視時，發(fā)現(xiàn)某220 kV 線路間隔的線路壓變存在異響，隨后停電進行全面檢查，檢查發(fā)現(xiàn)壓變N 端與接地樁連接的短接線靠近N 端側接頭存在脫落狀況，如圖1 所示故障的實際展現(xiàn)。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

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(shù)設為k，中間電壓變壓器的實際變比來決定該分壓系數(shù)的參數(shù)，所以式（1）分壓系數(shù)由圖3 中兩電容容量大小來定。

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

2.2 原因分析

通過對電容式電壓互感器的研判分析可知，正常運行二次接線末屏N 端與接地端子接地，但由于接地短接線兩頭有黑色熱縮套包裹，內部壓接未全面壓緊壓實，冷壓頭壓接不緊部位開始放電，對熱縮套進行燒融，待冷壓頭脫開后，接地鼻子與接地線間隙距離超過了放電間隙距離，放電位置從短接線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

3   預防措施

電壓互感器是站內的重要電氣設備，為系統(tǒng)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、日常運維中全過程各盡其職。在日常電壓互感器投產、電壓互感器末端容性接口裝置拆除、絕緣熱套管等過程中，針對于電壓互感器的驗收運行維護，需加強技術和制度相關預防措施。

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是否正確，是否存在虛接、脫落的現(xiàn)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(xiàn)場作業(yè)監(jiān)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）在日常運維過程中，應加強壓變的重點巡視，并針對于壓變充油檢查有無滲漏情況，并開展紅外測溫。帶點檢測等試驗項目，對后臺二次電壓密切關注。

4）對問題的設備廠家約談，要求嚴格把控質量關，避免出現(xiàn)軟銅線虛接故障的存在，并質量過程把控，設備質量關鍵數(shù)據(jù)審核上報。

5）嚴格按照設備驗收規(guī)定規(guī)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，防止水汽進入影響設備絕緣。

4   結論

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

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（本文來源于《電子產品世界》雜志2021年1月期）