（国网河北省电力公司检修分公司 050070）
摘要：本文介绍了某500kV变电站运行中一起220kV电容式电压互感器（CVT）电压异常故障，通过对故障CVT的解体、试验、综合分析，找出了设备故障的原因，分析了CVT在设计、安装方面存在的缺陷，对今后的设备巡视、维护、试验提出了建议。
关键词：CVT；电压异常；分析；维护建议
0 引言
电容式电压互感器(capacitor voltage trans-former，CVT)广泛地应用于电力系统的测量和保护领域，由于其独特的安全性和可靠性，逐渐取代电磁式电压互感器，随着运行时间的增加，早期的电容式互感器由于运行时间较长，密封垫老化等一些其他原因可能造成电容单元密封不严情况发生，如不及时处理会造成CVT进水受潮，介质损耗升高，二次电压异常，严重时可能发生爆炸，造成严重后果[1-5]。
1 CVT电压异常情况简述
2015年7月16日，某500kV变电站监控机报220ｋV#1Ａ母线电压越限，值班员检查发现220ｋV#1Ａ母线的Ｕab和Ｕca母线电压为231.5kV比Ubc电压高4kV，Ubc电压为228kV。现场检查CVT外观无异常，A相CVT电磁单元油位已经超过视窗，看不到油位。同时用红外测温仪对CVT本体进行测温，发现A相CVT下节偏上部分发热，温度4度，B相、C相CVT温度-8度（如图1）。
发生异常的CVT型号为TYD220/√3-0.01H，产品1999年3月出厂，2000年1月投运，到故障发生时设备已经运行15年。
图1 A相电容单元红外热像图
Fig.1 Infrared thermo image of phrase A capacitor unit
通过查阅监控机中该相CVT电压变化时的电压曲线发现，A相CVT的电压从13点20分开始逐渐上升，到14点42分A相电压基本达到最大值，此时A相电压为137.48kV、B相132.38kV、C相132.32kV,以后趋于稳定
2 故障CVT初步检查情况
根据故障现象初步分析A相CVT下节电容单元内部有电容元件击穿，需进行更换。更换前对220kV#1母线CVT进行相应的试验，CVT的B、C两相试验结果正常。A相用自激法无法测出CVT下节的介损电容量，CVT上节试验结果正常。
CVT采用自激法进行试验，N头接2kV，介损电容量测试结果见表1。
下节采用自激法测量时无法加电压，无法得到试验结果。采用其他方法测量数据：测量极间绝缘电阻正常。使用电容表测量电容：C21电容为19700PF（初值为29200PF），初值差10500PF；C22电容为70000PF（初值为67683PF），无明显变化。采用单臂电桥测量二次线圈直阻，a1d1为0.014μΩ，a2d2为0.025μΩ，andn为0.098μΩ，数值正常。测量下节与三个二次线圈电压之比，变比都整体偏小。
初步分析自激法测量时无法加电压导致无试验数据，结合红外发热部位，C21中单体电容有击穿，但是什么原因造成自激法无法测量试验数据，以及具体C21击穿情况无法准确判断，需待解体后需进一步分析。
3 设备解体情况
为彻底分析故障原因，7月20日对故障相CVT进行解体分析。
打开电磁单元油箱发现电容单元末端引出线套管炸开，引线在套管接头处烧断（如图2）。电磁单元油箱内绝缘油已满，上部电容单元内的绝缘油通过炸开的小套管处流到了电磁单元，取电磁单元的绝缘油进行试验，从数据的绝对量来看，绝缘油中氢气、乙炔、总烃，这三项指标数值超大，说明电容单元内部元件存在严重的放电现象。
图2 电磁单元解体检查情况
Fig.2 Electromagnetic inspection of unit disintegration
取下炸开的小瓷瓶，发线小瓷瓶内部有严重的放电痕迹，接线柱及小瓷瓶内外表面积累了大量的炭黑，小瓷瓶的紧固法兰胶圈有一处烧损痕迹，如图3所示。
图3 炸开的小瓷瓶
Fig.3 The explosion of little porcelain insulator
检查X端引线未损坏的一端发现，引线连接处没有安装接线鼻子，通过绞线缠绕后挂锡进行安装（如图4）。
图4 电容单元X端引出线
Fig.4 The X terminal lead-out wire of capacitor inspection
对下节电容单元应用正激法进行介损电容量试验，试验结果如表2，C21的电容量偏差超过了10%。
对下节电容单元进行解体，打开下节电容单元上部的密封盖，电容单元内油位只有原来的1/3，打开电容单元瓷套，发现电容单元内的电容元件上部已经没有绝缘油浸泡，上部6个电容元件有击穿放电痕迹(如图5)。电容单元共有73个电容元件，其中C21有51个电容元件，C22有22个电容元件，用摇表测量电容元件的绝缘，C21上部从顶端往下连续6个电容单元击穿，C21从底端往上数第19个电容单元发生击穿。设备其它部位正常。
图5 电容单元解体检查情况
Fig.5 Capacitor inspection of unit disintegration
4 CVT故障原因分析
根据故障现象及解体情况分析认为本次CVT故障的原因为，CVT下节电容单元到电磁单元的X端引出线烧断，造成末端悬浮电位放电，小瓷瓶爆炸，放电生成的炭黑在小瓷瓶接线柱和电磁单元外壳之间形成一个导电通道，电容单元X端经接线柱、电磁单元外壳接地。所以一开始X端引线烧断，小瓷瓶炸裂后，CVT二次输出电压并未发生异常。但是X末端引线断开，所以在故障后用自激法无法得到设备的试验数据。
小瓷瓶炸裂后形成的空隙使电容单元的绝缘油漏到了电磁单元，电容元件露出绝缘油以后绝缘强度降低，最终C21电容元件击穿，电容量增大，造成二次分压电压升高，放电造成的高温使电容单元温度升高，从而发现故障后，将设备进行了更换。
而电容单元X端引出线断裂的原因，可能是由于引出线接头安装时，挂锡工艺控制不良，接线端部有损伤，长期运行以后损伤部位发热最终造成熔断，最终造成CVT故障。
5 结束语
针对某500kV变电站CVT电压异常故障处理及解体故障原因分析结果，建议CVT运行单位在日常维护中应注意以下几点：
1）加强巡视过程中CVT设备的油位检查，对运行的CVT设备油位进行检查记录，如果发现油位下降则是有渗漏点应立即处理；如果发现有位上升，更应该引起重视，应根据当时的温度、带电测试结果、历次检修试验记录等情况综合分析判断，如果是上部电容单元绝缘油内渗到电磁单元，应立即处理。
2）做好CVT设备的电压监测工作，周期性的检验CVT二次电压的数值并统计其发展趋势，一旦发现三相不平衡电压过大时应及时停电进行处理。
3）加强CVT的带电测试和红外精确测温工作。CVT绝缘异常，该部位发热量就会增加，通过红外测温和带电测试可以及时发现设备缺陷。
4）做好设备监造验收工作，对于个别厂家施工工艺较差的环节，提出整改意见，保证入网设备质量。
参考文献
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互感器故障诊断与处理[J]．电力电容器与无功补偿，2010，31(6)：57-60
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作者简介
张宁 1980年生，男，工程师，华北电力大学硕士，从事超高压电网的维护工作。
论文作者:张宁
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：电容论文; 单元论文; 电压论文; 故障论文; 瓷瓶论文; 电压互感器论文; 电磁论文; 《电力设备》2016年第13期论文;