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摘要：对110kv变电站电压互感器经常出现的故障原因进行了分析，爱用了红外热成像诊断技术检测故障，通过非接触方式检测设备的温升，诊断设备的运行状态。此项技术可快速发现导电回路内部发热缺陷，判断准确，直观有效。但对电压致热型设备发生的故障较难准确分析判断。为此可针对避雷器、电流互感器(TA)、电压互感器(TV)、耦合电容器等电压致热型设备进行周期性普测和根据负荷、季节等的变化重点进行跟踪测试，以期对变电站故障的快速诊断及有效的防范有参考价值。
电压互感器在110kv变电站中的以广泛的应用，我国最常用的电压互感器的种类是电容式电压互感器。电容式电压互感器一般适用与110kv及以上的电压等级。由于受设计制造经验、工艺水平、原材料及过电压等因素的限制在电压的互感器的使用过程中经常出现各种故障，影响了供电网络的正常运行。所以相关工作人员在对110kv变电站电压互感器故障原因进行全面把握，并采取有针对想的方法，以减少或避免电压互感器故障。
110kv变电站电压互感器常见故障的检测方法
仪器检测法：
110 k V 变电站电压互感器的故障检测相对比较困难，在实际的工作中单靠肉眼进行观察是很难对其中的故障问题进行正确的判断。因此在实际的工作过程中，110 k V 变电站电压互感器的故障检测都是借助现代先进的电子仪器进行的。其中使用较为普遍的检测仪器就是红外热成像仪。
红外热成像诊断技术是通过非接触式方式检测设备升温，诊断设备运行状态，具有简便、实时、安全等优点。比传统的预防性试验的停电时间大大的减少，并且还可以通过热像分布准确的判断内部缺陷的具体部位，消除事故隐患，所以广泛的应用与电压互感器的维护检测中。2007 - 07 - 07，在进行年度红外测温时，发现某110kv变电站 TV A相最高温度为39.8℃，B相最高温度为37.7℃,C相最高温度为 37.5℃。其中A相最高温度较C相最高温度高出 2.3 ℃,随后出现了该TV二次电压异常的情况。
根据DL／T 664《带电设备红外诊断技术应用导则》，TV 的异常热像特征为整体或局部有明显发热，允许的最大温升为1.5 ℃（膜纸型），允许的同类温差为0.5 ℃（膜纸型）。由红外成像仪拍摄 TV的三相照片［4］可见，该TV下节部分的温升超过1.5 ℃，应属重大缺陷，并且根据红外热像图谱初步分析为TV内部损耗异常引起。
电容式电压互感器(CVT)有电容分压器和中间电压点此单元组合而成，并且可以兼顾TV和电力线路载波耦合电电容器2种设备的功能，同时在实际应用中还可以靠阻尼铁磁谐振，所以在电力系统中得到广泛的应用。
经验检测法
在热成像仪尚未出现之前，相关人员在 110 k V变电站电压互感器检查的过程中，不仅要依靠传统的检测设备进行故障的排查，同时经验较为丰富的工作人员还可以依据自己的工作经验进行基础性的检测。一般工作人员在依靠经验检测的过程中，主要通过听取运行声音，把握运行温度等方法，对变电站电压互感器进行故障分析。随着现代科技的不断发展，经验检测法已经逐渐被现代化的检测方法所取代，成为电压互感器故障检测的辅助方法。
110kv变电站电压互感器常见故障原因
电压互感器结构原理：
CVT 型号为 TYD110/3-0.02H, 为了便于故障分析情况的说明和论述，首先给出其结构原理图如图 1 所示（图中，Ｆ为氧化锌避雷器，Ｔ为电磁单元变压器）。
该 CVT 由 1 节瓷瓦外壳的电容分压器和安装在下部油箱的电磁单元两部分构成其 C1、C2分别安装在瓷套内，其电容量分别为 C1=29990PF，C2=63540PF，C1、C2串联后的电容量为 20373.8PF，油箱电磁单元中变压器的一次端 A1 在瓷套内，连接在 C1、C2之间，3 个二次绕组的接线端子 a1、n1、a、n、d、dn通过接引盒引出，X 端在出线盒接地。
故障原因的判断分析：
由其工作原理可知分压电容器 C2 和油箱电磁单元正常状态下承受的额定电压为 20k V，而整台 CVT 承受的电压为190.5 k V 若电磁单元部分对地短接不承受 20k V 的电压，二次将失去电压输出，对设备整相承受电压的能力影响较小。 而假设分压电容器 C1存在缺陷，其将承受较低的电压，其他节承受的电压升高，会造成整台设备运行异常，有二次电压输出但不是正常值，设备会发出异常声音或损坏。 如果电磁单元的变压器一次端断线 ，电压将不能正常传递，二次失去电压输出；若 C2的电容量变大，二次电压输出会降低。由此可见，在 CVT 能够承受系统正常电压的前提下，结合其结构特点可确定分压电容器本身正常。故障原因可能是：①电磁单元变压器一次引线断线或接地；②与电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通；③油箱电磁单元烧坏、进水受潮等其他故障。随后对设备进行解体检查，通过电气试验对故障原因进行进一步具体分析。
解体检查与故障处理：
根据试验结果分析和现场情况综合判断，认为故障原因由与电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通引起。将CVT 和底座油箱单元解体检查，分别测量变压器一次绕组直流电阻及电磁单元变压器和氧化锌避雷器的绝缘电阻，发现一次绕组直流电阻正常，但氧化锌避雷器的绝缘电阻在10MΩ以下。随后将其与电磁单元脱离，再进行电磁单元变压器的变比测试测试结果正常，试验结果证明了判断的正确性。
小结及改进措施
由于 CVT 本身的结构特点，现行产品的电磁单元部分一次连接点在瓷套内部，不可拆卸，使得预防性试验和故障分析时无法直接对电磁单元的特性和绝缘状态进行分析检测，建议制造厂改进设计将电磁单元变压器的一次端 A 通过小套管引出。目前已有部分产品采用便于用户直接测量电磁单元的绝缘电阻 介质损耗和电容量等参数；同时对出厂试验和外协器件的质量严格把关，切实有效地防止类似缺陷的发生。2. 安装在线路上的 CVT，由于停电检修困难，解体检查修复的周期较长，因此，影响大。建议制造厂加强最下节瓷套和油箱电磁单元电气连接部分的绝缘强度，严格设计工艺，保证适当的连接线对地及器件之间的距离，严格出厂试验，保证各器件的质量，提高绝缘强度，这种能有效防止电磁单元故障的发生。
3. 运行人员应加强对电压互感器铁磁谐振现象的认识。当断路器已断开，但母线电压仍较高，电压互感器发出异音时，应能及时认识到这种情况可能是发生了电压互感器铁磁谐振。铁磁谐振往往引起电压互感器过激磁，线圈发热，因此，如能及时消除，就可以避免设备损坏事故的发生。消除谐振的正确方法是：将电压互感器刀闸或断路器前、后刀闸的任意一组迅速断开。电压互感器谐振消除后，应认真全面地检查电压互感器，防止电压互感器带病投入运行。检查项目包括：外观检查是否渗漏油；测试线圈直流电阻；取油做色谱试验等。为避免空母线电压互感器铁磁谐振现象，可改变运行和操作方式，在出现带断口电容断路器投切空母线电压互感器时，采取首先切除母线电压互感器，或增大母线电容，或采用电容式电压互感器等措施。
4. 国家电网公司 18 项反措已明确提出 CVT 电磁单元的过电压保护不得采用避雷器，鉴于目前供电公司已出现多次因避雷器的损坏而造成 CVT 发生故障的情况，所以 CVT 制造厂家必须严格执行国家电网公司的规定，避免再次出现因避雷器的损坏而造成 CVT 非计划停运事故。
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论文作者:刘体强,郑晓明,陈爱芳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/25
标签：电压互感器论文; 电磁论文; 电压论文; 故障论文; 变电站论文; 单元论文; 避雷器论文; 《基层建设》2017年第10期论文;