某220 kV电容式电压互感器异常诊断分析

2020-04-27佘立伟毛兴华邹学伟林朋远

湖南电力 2020年2期

佘立伟，毛兴华，邹学伟，林朋远

(国网湖南省电力有限公司衡阳供电分公司，湖南衡阳421001)

电压互感器在电网中是实现电压一次侧向二次侧转化的设备，起着监控电网运行的重要作用，电压互感器发生故障将直接影响到电网的安全稳定运行[1-4]。目前系统中运行电压互感器主要包括:电磁式电压互感器和电容式电压互感器 (以下简称CVT)，相比于电磁式电压互感器，CVT能有效降低系统谐振故障，因此被广泛引用在电力系统中，但受制造质量、安装工艺及运行环境等因素影响，近年来故障频发，给整个电网的安全稳定运行带来威胁。

本文对一起220 kV的CVT二次无电压及发热异常故障案例进行分析，并给出了CVT故障分析及处理相应建议，为设备现场运检提供技术参考。

1 故障简介

2019年7月9日凌晨，某220 kV变电站型号为TYD220/3—0.01H的CVT监控后台告警显示无二次电压输出。经现场检查核实，发现该TV从二次侧绝缘板线端根部到CVT端子箱中保护、计量、开口三角形三对二次绕组均无电压输出，同时通过红外测温发现该CVT的C相电磁单元处红外异常于其他两相，红外图谱如图1—2所示。

图1 6×24电压互感器异常相红外图谱

图2 6×24电压互感器正常相红外图谱

红外图谱显示C相电磁单元处为23.6℃，比正常相高2.6K，达到了DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》规定的危急缺陷标准，立即将CVT退出运行，并开展诊断性试验查明原因。

2 试验检查

对220 kVⅡ母6×24C相CVT进行了绝缘电阻、介质损耗因数及电容量、二次绕组直流电阻、电压比及油油色谱试验、油耐压、油介损、油微水等联合诊断试验分析。其中绝缘电阻、介质损耗因数及电容量、二次绕组直流电阻、电压比试验数据见表1—2。

表2 介质损耗因数及电容量测试数据

电容单元绝缘电阻、介质损耗因数及电容量试验上节测试数据合格，其中下节C1和C2采用自激法测试，仪器显示短路接地，无法试验。后用反接法在中间法兰加压测试上下节并联电容，发现CVT检修试验刀闸无论在运行位置还是在试验位置，测试结果都一样，数值为44 400 pF；在C2尾端N接头处采用反接法加压2 kV测C2电容量和介损，数据合格；测量电磁单元一次绕组对地绝缘，显示绝缘电阻为0，判定下节C1和C2连接处短路接地，二次绕组直阻及绝缘电阻试验数据合格，电压互感器电磁单元中间变压器连接分压电容接头处接地。

为进一步查明故障原因，对C相CVT取油样进行油色谱检测，检测结果见表3。

表3 C相CVT油色谱试验结果 μL/L

根据GB/T 7252—2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》9.3规定:220 kV及以上CVT油中气体含量总烃、乙炔、氢气分别不应超过100 μL/L、 2 μL/L、 150 μL/L 的注意值。总烃、乙炔、氢气含量大大超过注意值，且CO、CO2含量较大。利用油中溶解气体三比值法诊断计算:

三比值编码为121，参照三比值法诊断分析[5]，表明的故障类型为电弧放电兼过热，且因油耐压值为27.5 kV低于40 kV标准值，初步判断电磁单元内部有放电灼烧故障，且电磁单元中间变压器连接分压电容接头处放电接地，电弧造成绝缘件灼烧使得油碳杂质增多并造成油耐压减小。

3 解体检查

对C相CVT进行了吊罩解体检查，在解体泄压时螺帽直接被内部压力冲开，内部压力巨大，解体后，发现CVT电磁单元中间变压器连接分压电容接头 (与中压接地开关接触头相连)与箱体接地环氧树脂支撑件处击穿，黑色击穿灼烧痕迹明显，击穿部位情况如图3所示。

图3 电磁单元吊罩

4 原因分析

结合带电检测、停电试验和解体检查情况，可判断6×24C相CVT二次侧无电压输出异常原因如下:

CVT电磁单元中压接地开关静触头与接地通过环氧树脂绝缘支撑件击穿短路，使得中间变压器原边侧短路接地，导致CVT下节电容C2及电磁单元被 “切除”，造成二次绕组端子无信号输出，击穿后等效结构如图4所示。

图4 CTV电磁单元处内部短路击穿结构

同时，因中压接地开关开关环氧树脂支撑板击穿放电，电弧作用造成绝缘油分解，引起油色谱及红外成像图谱异常。

通过图5可清晰看到6×24C相CTV中压接地开关环氧树脂支撑件中静触头与接地螺丝段间表面分布大量电树枝，该电树枝是由于该绝缘件制作工艺不良，其中掺杂了杂质、气隙等缺陷造成局部电场集中，引起局部击穿，进而形成树枝状放电破坏通路[6-7]，电树枝形成后快速发展并进一步腐蚀降低环氧树脂绝缘支撑件的绝缘性能，造成绝缘件迅速老化、绝缘性能进一步下降，直到被击穿。