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)，俗稱壓變，是在變電站內(nèi)重要的電氣設(shè)備，將高電壓轉(zhuǎn)換為電壓，為站內(nèi)保護(hù)及控制裝置提供可靠穩(wěn)定數(shù)據(jù)。正因其設(shè)備需要在外部比較復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定可靠運(yùn)行，在新擴(kuò)建等相關(guān)工程中選取應(yīng)用。

長期在復(fù)雜的外部環(huán)境下運(yùn)行，難免會出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)、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、過熱缺陷、端子虛接等故障。本文選取變電站內(nèi)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(shí)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(jìn)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(cè)接頭存在脫落狀況，如圖1 所示故障的實(shí)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(dǎo)致。

圖1 壓變二次盒內(nèi)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(shè)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(cè)。在理論情況下，中壓電容C2 等于T 的輸入電壓。計(jì)算為：

在上式（1）中，分壓系數(shù)設(shè)為k，中間電壓變壓器的實(shí)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(fù)荷大小來定。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(jī)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(yùn)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(nèi)部壓接未全面壓緊壓實(shí)，冷壓頭壓接不緊部位開始放電，對熱縮套進(jìn)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(zhuǎn)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(yù)防措施

電壓互感器是站內(nèi)的重要電氣設(shè)備，為系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供基礎(chǔ)，并在變電站可研設(shè)計(jì)階段、基建驗(yàn)收、消缺階段、日常運(yùn)維中全過程各盡其職。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、絕緣熱套管等過程中，針對于電壓互感器的驗(yàn)收運(yùn)行維護(hù)，需加強(qiáng)技術(shù)和制度相關(guān)預(yù)防措施。

1）運(yùn)維檢修人員可以結(jié)合日常停電工作，認(rèn)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(yán)肅三級驗(yàn)收制度，充分發(fā)揮設(shè)備主人職責(zé)，嚴(yán)格按照檢修方案做好現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)管驗(yàn)收。嚴(yán)肅施工前交底流程，確保施工人員熟悉各項(xiàng)安全措施及標(biāo)準(zhǔn)工藝。

3）在日常運(yùn)維過程中，應(yīng)加強(qiáng)壓變的重點(diǎn)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(diǎn)檢測等試驗(yàn)項(xiàng)目，對后臺二次電壓密切關(guān)注。

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

5）嚴(yán)格按照設(shè)備驗(yàn)收規(guī)定規(guī)范和《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》，在設(shè)備投運(yùn)前，檢查確認(rèn)末屏N 端可靠接地，密封完好，防止水汽進(jìn)入影響設(shè)備絕緣。

4   結(jié)論

本文研究了變電站內(nèi)線路壓變故障，梳理壓變工作原理和其設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(dǎo)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(yùn)行造成重要的安全隱患。通過對該故障實(shí)例的研究，并在運(yùn)維檢修工作中提出相關(guān)的防范措施。

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（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年1月期）