一起220 kV 电容式电压互感器故障分析

李红仙

（云南电力技术有限责任公司，云南 昆明 650200）

0 引 言

电压互感器作为电力系统中重要的电气设备，可以将一次系统的电压准确传到二次侧，用于电压测量、继电保护和自动控制等[1-2]。2018 年国家电网变电设备引发的43 起事件中，电压互感器引发事件5 起，占比11.6%，其中因N 端与接地端子接触不良虚接持续放电造成内部绝缘损坏事故共4 起[3]。目前，电力系统采用的主要是电容式电压互感器。此类电压互感器由串联电容器分压，然后经电磁式电压互感器降压和隔离，供保护、计量、仪表装置使用。与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器不会与断路器断口电容产生铁磁谐振，耐压水平高，且经济性突出[4-5]。

针对一起220 kV 电容式电压互感器N 端与接地端子虚接导致二次接线盒发热的故障，通过现场故障分析和电压互感器状况检查试验，最终查明了事件原因。更换末屏N 端和接地端的连接线，送电投入运行后设备正常。最后，提出了预防电容式电压互感器同类故障的措施。

1 故障简介

2018 年6 月13 日，检修人员在迎峰度夏专业化巡视测温时发现，某500 kV 变电站一线路电容式电压互感器C 相二次接线盒发热，油箱及本体温度无异常，检测温度为77 ℃，其他正常相电压互感器二次接线盒温度为19 ℃，环境温度18 ℃，三相对比温差为 52.6 K。现场一次、二次电压运行无异常现象，油位指示在正常范围。根据《带电设备红外诊断应用规范（DL/T664-2008）》要求，“电容式电压互感器温差0.5～ 1 K 属电压致热型缺陷，电压致热型设备的缺陷一般定义为严重及以上缺陷”，C 相温差超过1 K 属危急缺陷，需紧急停电。该线转检修后，现场检修人员进行现场检查。

2 故障调查

2.1 电容式电压互感器现场状况检查

该互感器分为上下两节，带过电压保护火花间隙，生产日期2017 年1 月，投运日期为2018 年4 月25 日。现场检修人员分别从一次设备本体、二次接线盒、二次电缆穿口等方面排查进行检查。地脚螺栓、支架固定螺栓、机构与支架固定螺栓未见有松动迹象，电缆穿口切面处理工艺合适，电缆表皮没有受损痕迹。现场对三相火花间隙进行导通测试，A、B、C 相不通。按照电气性能，火花间隙正常无损坏。A、B 两相电压互感器末屏N 端与接地端子连接线（带绝缘多股软铜线）连接可靠，各接线、螺栓均已紧固。C 相电压互感器二次接线盒检查发现，软铜线两端线鼻子有一端压接不良，存在虚接导致电压互感器末屏N 端不可靠接地，对地端子有放电痕迹。连接线外绝缘已经烧损，软铜线勉强连接，拆卸软铜线时软铜线即断裂。

2.2 电容式电压互感器试验

现场用高压介损测试仪、绝缘电阻测试仪和变比测试仪，对该电压互感器进行电容量和介损、绝缘电阻和变比测试。试验数据结果为：电容器极间绝缘电阻、电容器电容量初值差（初值为交接值）、电容器介质损耗因数以及二次绕组绝缘电阻，符合Q/GDW 1168-2013《输变电设备状体检修试验规程》要求，试验数据合格。绕组直流电阻符合《XX 省电力公司电力设备交接和预防性试验规程（2006 版）》要求，试验数据合格。变比试验数据符合《XX 省电力公司电力设备交接和预防性试验规程（2006 版）》要求，规程要求变比应符合等级规定，三相各绕组误差为1%～2%（1a1n绕组为0.2 级，2a2n 绕组为0.5 级，3a3n 绕组为3 级，dadn 绕组为3 级n），试验数据合格。由试验数据分析可知，绝缘试验数据和变比数据符合规程要求，未见异常。由于CVT 油箱内部元件较多，电气试验考核不全面，应与油色谱试验结果综合判断。

3 原因分析

停电前，该电压互感器三相一次电压225 V 左右，二次电压都为58 V 左右，为正常线路的电压值。通过电气试验结果显示，上下两节的电容量、介损和二次绕组绝缘电阻都正常。通过油色谱试验，结果显示油色谱试验结果为油中无乙炔含量，电压互感器油箱电测单元无异常。电压互感器外观检查，未发现渗漏油情况。检修人员初步判没有发生发热、放电现象，同时外部的发热、放电未影响到油箱内部，发热点位置应为二次接线盒末屏N 端与接地端子连接处。因为N端与接地端子接触不良，存在虚接致放电发热。若为N 端与接地端子接触不良，N 端可能存在最高10 kV 电压。此电压为悬浮电压，会对接地端子放电引起发热。

4 事件处置情况

针对该类型的电压互感器，一方面可能是由于设备运行中震动导致压接连接线的螺栓慢慢变松虚接，主要方面是厂家施工工艺不规范，质量控制把关不严，连接线外绝缘过长导致里面软铜线没有完全接触接线端子而虚接，且此类故障验收时不易发现。上述分析可知，该电压互感器更换C 相末屏N 端与接地端子得连接线后可以继续投运。现场检修人员更换C 相连接线后，对A、B、C 三相二次端子盒连接线进行全部检查，螺栓都紧固，无虚接情况。送电后，该线路一次电压为224.5 kV，二次电压为58.3.3 V，一次、二次电压正常。此外，红外测温结果正常，电压互感器二次接线盒温度为16.2 ℃，环境温度15.1 ℃，各相对比温差无异常。

5 预防措施

电压互感器是变电站的重要设备，确保其安全可靠运行需厂家在设计生产阶段、检修人员在基建验收消缺阶段、运维人员在日常运维中共同承担各自的重要职责。本次故障发现及时，否则该互电压互感器继续运行将会击穿二次接线盒环氧树脂绝缘隔板造成渗漏油，会对电网及设备的可靠运行造成重要的安全隐患。

此外，针对电压互感器的验收运行维护，有如下预防措施。

（1）结合停电检修，仔细检查二次接线盒接线是否正确，特别保证末屏N 端与接地端子可靠连接，同时要特别注意带绝缘套的连接线压接。

（2）停电检修试验中，除了电容式电压互感器的介损、电容量、二次绕组的绝缘外，特别注意绕组变比试验，及时发现电容器部分击穿、中间变压器一次绕组局部短路层间绝缘不良、抗谐振滤波器等其他二次元件短路故障。

（3）在电压互感器巡视过程中，应重点检查电压互感器线一端（接地端子处）压接不可靠，导致软铜线与接地端子虚接，对有无渗漏油、红外测温及对一次、二次电压密切监视（二次电压三相造成本次发热的直接原因，验收时虽然检修人员对接线盒各接线差值在0.3 V 时，应引起注意）。

（4）生产厂家质量控制把关不严，连接线所用软铜线的外绝缘过长导致出现虚接故障。现场监造过程中，要严格控制电压互感器的关键数据。

（5）例行检修和投产验收时，严格按照验收规范和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》，特别是在设备送电前，检查二次接线盒接线是否正确，末屏N 端接地良好可靠，二次接线盒电缆槽盒密封良好，防止水汽进入。