220k V电容式电压互感器N点悬浮放电故障分析

陈 巍 李 峰 王 静 毛 玲 周 琦

1.国网河南省电力公司 河南 郑州 450000 2.国网郑州供电公司 河南 郑州 450000

引言

该文对电压互感器中的常见故障进行了分析,阐述了电压互感器的概念与分类,对电压互感器中常见的故障进行了说明,介绍了电压互感器常见故障的诊断方法,最后总结了电压互感器常见故障的重点及要点,旨在通过对电压互感器常见故障的分析,解决电压互感器故障,促进电力系统的发展。

1 现场情况及处理

2016年11月5日,110k V开关站运行人员在巡检高压室高压柜时,发现10k VⅠ段2号并网线开关柜内有异常响声,高压柜后面有“嗞嗞”的连续响声。运行人员立即向站长及车间领导汇报。为了避免发生大面积停电事故,车间领导决定立即进行停电处理。停电检查柜内真空断路器灭弧室,上、下隔离刀闸动、静触头,下端出线电缆头都没发现明显的异样。分析认为,电缆头相间绝缘不好,或上、下隔离刀闸的动、静触头接触不良造成放电异常的可能性较大。于是,清理出线电缆头灰尘,加大三相电缆头间的距离,对刀闸触头涂上一层薄薄均匀的导电膏。处理完毕进行试送电,“嗞嗞”声依然存在。该断路器是柜式真空断路器,将柜内上、下隔离刀闸拉开,断路器合闸,对该断路器进行整体对地耐压试验。试验人员对该断路器三相短接加压,当电压升至8k V左右便听到有轻微的放电声,故障就在上、下隔离刀闸之间的回路。试验人员对该断路器进行相间耐压试验,断路器处于合闸状态,对试验相加压,其他两相及外壳接地。对B相进行加压,A、C相接地时,电压升至8k V 左右,“嗞嗞”放电声响了起来,而A、C相加压升至16k V时,无异常响声。确定故障回路在B相。接着,试验人员对该断路器B相做断口耐压试验,上端口对地试验正常,而下端口升压至8k V 左右,“嗞嗞”放电声又响了起来。对该电流互感器内壁进行清理,调整母线位置,更换热缩套管。送电后,一切恢复正常。

2 220k V电容式电压互感器N点悬浮放电故障分析

2.1 CVT拓扑结构及工作原理 CVT是一类以电容为主要分压单元的电压测量装置。由CVT的电气原理图可知,其通过高压电容C1直接与高压设备连接,经过中压电容C2的分压作用,将电压输入至中间电压变压器T中。由此可知,T的一次侧输入电压要明显低于线路电压U1,因此在制造工艺上即可降低对T的绝缘水平和耐压等级的要求。在理论情况下,T的输入电压即为电容C2上的分压,计算为：式中k为分压系数,分压系数的设计需配合中间电压变压器的实际变比,由公式可知分压系数只与两电容大小有关。带载波通信功能的CVT 在正常使用高频通信功能时,其接线方式如图4所示,由图可知N 点未直接接地,而是连接到结合滤波器上。结合滤波器是连接在电容式电压互感器的低电压端与电力线载波机的高频电缆之间的带通或高通滤波设备,在电力线和高频电缆之间传输载波信号。结合滤波器的核心功能是采集输电线中的高频通信信号,因此其内部设有排流线圈,将来自CVT 末端的工频电流接地。因此相对N点的工频电压和电流而言,连接结合滤波器的实际效果等同于接地。如果不使用高频通信功能,则CVT 的N 点必须可靠接地。不同类型的CVT具有较多相同大小的参数,分压电容数值的差异主要决定其额定负载的大小。因此分析某一种CVT的N点悬浮放电缺陷机理对于其它型号的CVT具有普遍参考性。

2.2 诊断电压互感器局部放电故障 电压互感器的局部放电故障比较复杂,在使用常规的诊断方法对电压互感器的局部放电故障进行诊断时会受到许多不确定因素的影响,导致故障诊断不能正常进行。所以,在诊断电压互感器的局部放电故障时必须摒弃传统的诊断方法,选择新的诊断方法,目前主要采用的诊断方法是电子测量技术,电子测量技术主要是通过在线监测的方式对电压互感器的放电过程进行掌握,另外,还可以进行局部放电试验,通过试验诊断电压互感器的局部放电故障。

2.3 悬浮放电的隐性特征分析 针对本次缺陷,实测N 点对地的电压为981V,对应的压变二次电压约为63V,对于保护系统来说是正常范围内的电压波动,所以并不会产生任何告警信号。加之实际运行时压变接线盒中的异常放电并没有明显的外部特征,所以巡视中难以发现。若N 点的放电间隙足够大,则产生间隙放电的电压差则足够高,此时会导致压变二次电压的显著升高,保护系统将会发出告警。但是对于仅使用线路压变进行检无压时,二次电压的异常升高也不会经过保护系统产生报警信号,因此缺陷具有极强的隐蔽性。

结语

针对本次故障案例中所述的缺陷以及本文的理论分析可知,本次缺陷产生的主要原因是由于线路压变末端连接的结合滤波器拆除后未核对压变的二次接线而导致末端N点持续对接地点放电,积累产生了击穿漏油的故障。此故障对今后高频保护改造施工以及变电运维巡视具有极高的警示作用,具体建议有：(1)压变末端拆除结合滤波器后应仔细核查压变的二次接线方式,并应体现在工作票中,以避免漏查。在进行过压变接线改动工作后,运维人员应核查和记录压变二次电压,持续性的电压升高应当引起重视。(2)若在巡视中发现压变接线盒中有异常放电声应检查接线是否正确。对于确有悬浮放电问题存在时,不可盲目操作,应先测量放电电压,并根据电压等级采取针对性的措施进行处理,必要时应停电处理。