电容式电压互感器故障分析处理

邓永强

摘要：电容式电压互感器在电力系统中的应用非常广泛，但象这次因螺栓脱落而造成故障的情况却是十分罕见的。对电力设备制造厂家来说，在出厂产品中若万分之一有问题，对设备用户来说就是百分之百的故障隐患。关键字：电容式电压互感器；故障；分析处理

Abstract: the capacitive voltage transformer in the power system, the application is very wide, but like this for bolt off and cause failure situation is very rare. For electric power equipment manufacturers for the products out of the factory, if one over ten thousand of equipment users is one hundred percent of the fault hidden trouble.

Key words: capacitive voltage transformer; Fault; analysis

中图分类号：TM451文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

2001年3月中旬，我局继电保护人员在对110kV沈家寨变电站新安装设备电源自动投入（以下简称BZT）装置进行投运前检查时，发现备用电源侧无电压。因为这个电压是通过安装在备用电源线路侧的电容式电压互感器（以下简称CVT）而引入的，于是继电保护和高压试验人员对CVT及其二次回路进行了一系列的检查试验，结果发现该CVT电磁单元烧损的严重故障，检修人员及时对其进行了更换，避免了一起设备事故的发生。

1设备故障发现经过

我局沈家寨变电站有两条110kV电源线路，正常运行时，一条主供一条CVT备用。为了在主供线路发生永久性故障时能快速合上备用线路开关，110kV系统装设了BZT装置。如图1所示，BZT装置接入沈家寨110kVI，II两段母线电压和两条线路侧电压，通过装置的切换把手，可以分别将每条线路转换为主供线路或备用线路，并把相应母线电压、线路电压和二次回路做相应的切换。正常运行方式下，沈二路为主供电源，沈一路备用，这时将沈家寨110Kv I母线电压和沈一路线路侧电压切入BZT装置，I母线电压反映主供电源工作状态，83开关线路侧电压反映备用电源是否正常，能否起到备用作用。

这套BZT装置是2000年12月份安装的。2001年3月中旬，继电保护人员对装置进行投运前检查。工作人员在装置屏后端子排上测量了两段母线电压和84开关线路侧电压，正常：当测量备用电源83开关线路侧CVT的二次电压时，没有电压。当时工作人员认为线路没带电，就将此事搁下，而只对装置本身进行了检验。因那时全站设备要进行定期高压试验，只有将备用线路投入运行，主供线路设备才能停下作试验。运行人员同调度联系后将沈一路投运带全站负荷，沈二路停运。这时继电保护人员确知沈一路有电，便再次在BZT装置屏上测其线路侧电压，仍旧没有。CVT二次保险，没有爆；拆了回路核对线芯，没有问题；拔下二次保险，直接在二次出线端子上测量，还是没有电压。继电保护人员这才意识到可能是CVT内部出了故障。所以在很快对沈二路设备做完高压试验后，将沈二路投入运行，安排沈一路停电，拆除其线路侧CVT的一次引线进行试验。  这台电容式电压互感器的型号是是2000年12月份才投入运行时，CVT的电气原理如图2所示。高压试验人员先测试了CVT的高压电容C1、中压电容C2以及总电容量，再试验了介质损耗，与设备出厂时和投运前的试验数据相比变化不大，说明电容分压器单元没有问题。

为查清CVT的电磁单元有什么问题，试验人员先用万用表的电阻档测中压互感器的一次线圈电阻，其阻值为500多欧姆；然后在中压互感器的一次线圈上加交流电压，测二次电压的值，当一次电压升高时二次电压不仅不升反而下降；最后在中压互感器二次侧的da、dn线圈上加交流电压，用静电电压表测一次电压的值，电压均为零。根据这些试验情况和数据，试验人员初步判断电磁单元内部可能有短路。因没有更为详细的关于这些型号CVT的技术和试验数据，所以当时无法判定具体的故障。鉴于设备要尽快投运（该站载波通讯的结合滤波器接在这台CVT下），检修人员就将这台CVT拆下，我局物资公司通知设备厂家在西宁的办事处，第二天就送来一台新的电容式电压互感器。

新CVT与原来的型号一样，只是电磁单元的结构稍有不同。有这台新CVT作参考，工作人员又对拆下的CVT电磁单元的线圈直流电阻和在二次侧加压重做了试验，对比试验数据如表1所示。这些数据表明，沈一路线路侧电容式电压互感器电磁单元的中压互感器一次绕组发生了短路。于是，工作人员很快对新CVT进行了试验和安装，及时投入了运行，并将旧CVT运回局里准备解剖检查。

2CVT解体检查和故障原因分析

2001年4月，我局专业技术人员和CVT厂家人员一起，对拆下的CVT进行了解体检查。当工作人员用扳手拧松电磁单元油箱法兰的几颗螺栓后，刺鼻和刺眼的油气从法兰缝隙朝外喷出，明显感到内部聚有很大压力。拆完一圈螺栓，用天车将电容器单元稍微吊离下节油箱，在取下中间电压端子A′和中压电容C2下端接线端子δ与电磁单元之间的引线时，发现固定中压电容C2下端接线端子δ的4只螺栓少了一只，因油箱中的油较满，也看不到这只螺栓掉到了哪里。工作人员用器具把油箱中的油慢慢抽出，当油面低于中压互感器的接线板时，人们终于看清了，掉下的螺栓落在了中压互感器一次绕组抽头的几个接线柱中间。在螺栓与接线柱接触的地方，发现有轻微的短路熔焊痕迹。油箱中的油已经失去了其应有的淡黄色，而变成了象酱油一样的黑褐色。在往外抽油的过程中，油中不断有气体逸出，油中泛起黑褐色的泡沫。当油被全部抽完后，人们看到了中压互感器的铁芯已经烧得没有了硅钢片特有的光泽，最外层的硅钢片已被烧变了形，中间鼓起来了。中压互感器绕组外面包的白布带已被烧成黑炭质，用手一扣就有渣子掉下来。油箱内壁沾满了含有炭质的油渍，用手一摸全是黑。为了拆掉补偿电抗器的引线，工作人员将出线端子盒上方的盖板拆开，发现这个盖板因内部压力太大已经鼓肚。至此，CVT的故障已经十分清楚，那就是中压互感器一次线圈烧损。既是这样，我们还是让油务人员取了油样，进行了油色谱分析。分析结果：除乙炔为零值外，总烃和氢气均大大超过注意值；经计算三比值为020，故障类型是低温过热（150～300℃），这进一步印证了故障的情况。

根据对CVT解体检查所发现的情况，我局技术人员和设备厂家人员一致认为，造成中间单元烧损的原因是，固定中压电容C2下端的一只螺栓掉入中压互感器一次绕组的接线柱丛中，使一次绕组部分线匝被短接，其交流阻抗减小，一次电流超过额定值，造成一次绕组烧毁。但螺栓造成的短路不是太严重，或者说被螺栓短接的匝数并不多，因为如果短路严重，短路电流所产生的热将在短时间内使变压器油分解出大量气体，这有可能造成下节油箱爆炸，或使高压电容C1两端所加电压太高而使其爆炸。至于这只螺栓为什么会在运行中脱落，我们认为，这是该设备在安装时未紧固好，工序间检查时也未发现。设备运行后，它位于中压互感器的交变电磁场中，在交变电磁场的作用下不断振动、转动和向下移位，以至于最后脱落，造成中间互感器一次绕组短路。所幸的是，在这次对继电保护自动装置检验中，发现了这个问题，并及时进行了更换，防止了更为严重的设备事故发生。

3经验教训

电容式电压互感器在电力系统中的应用非常广泛，但象这次因螺栓脱落而造成故障的情况却是十分罕见的。对电力设备制造厂家来说，在出厂产品中若万分之一有问题，对设备用户来说就是百分之百的故障隐患。T金线路侧的这只CVT，幸亏发现及时，才未酿成更大的设备事故。因此，作为电力设备的生产厂家，安装人员一定要加强责任心，质检人员一定要把好验收关，以确保每台产品的质量。另一方面，拆下来的是那台CVT的电磁单元，从方便运行的角度考虑，在结构上也有一些不合理的地方需要改进。下节油箱没有可观察油色和油位的油标，运行人员看不到油的颜色和油面；油箱没有注油孔和油样阀门，修试人员无法定期取油样进行分析和重新加油。补偿电抗器的低压端XL与“地”不能断开，给试验造成麻烦。阻尼器为外装式，因CVT出厂时是将电容分压器、电磁单元和阻尼器配套调整误差，阻尼器不能互换，这给CVT的存放、运输、安装和调试带来不便，最好能用内置式阻尼器。这些问题希望电容式电压互感器的制造厂家在今后进行产品设计时予以考虑。设备厂家对CVT电磁单元的结构进行改进后，就会给设备的运行和维护提供方便。运行人员在巡视检查时，通过油标可观察油的状态，若有问题可及早发现；试验人员可利用油样阀门定期或发现问题后取出油样进行分析，及早发现CVT内部的潜伏性故障或确定故障性质。此外，若沈家寨变电站的BZT装置能早日投运，将备用线路的电压经互感器接入装置，那么当互感器一出现故障，二次电压一消失，BZT装置就会报出“备用电压消失”的光字牌，故障就能够发现得更早。