1、一起电容式电压互感器的故障分析摘要：本文对一起 220 kV 电容式电压互感器（CVT）在运行中的故障进行了说明，结合 CVT 的基本结构和工作原理，利用 CVT 电容量数据分析并结合红外测温技术，对故障原因进行了分析和预测。最后通过对问题设备进行解体，证实了预测的准确性，验证了利用停电介损电容量试验和红外热像技术，判断 CVT 运行状态的有效性。 关键词：电容式电压互感器（CVT） ；电容单元；击穿；红外线测温；建议 中图分类号：TM45 文献标识码： A 引言 220kV 电容式电压互感器因为结构简单，且具备价格优势，在电力系统中广泛使用。受设计、制造、工艺水平、原材料及运行环境等多种因素
2、的限制，电容式电压互感器内部可能出现故障，不仅影响一次电压测量的准确性，甚至可能引起互感器爆炸、起火等恶性事故，所以，及时发现设备异常至关重要。 本文就一起 CVT 电容单元末屏尾头断开故障的发现、分析及处理过程进行了介绍，并提出了具体的建议。 1 故障简况 2013 年 1 月 16 日 4：20，某变电站监控机报电压越限，值班员检查发现 220kV 1A 母线母差保护装置显示电压为Ua：63V，Ub：60V，Uc：60V； 220kV 公用屏母线电压为Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V；二次侧测量及保护电压均有异常。可初步判断电压回路或 CVT 本体存在故障，用万用表测量 220k
3、V 1A 母线 PT二次小空开上口电压均为：Ua：63V，Ub：60V，,Uc：60V，排除电压回路故障。初步确定为电容式电压互感器本体故障。 2 故障检查与分析 2.1 现场检查及红外测试情况 现场进行检查，外观未见异常。对 CVT 进行红外线测试，发现 A 相电容分压器较 B、C 相同部位高约 18K，判断为 A 相 CVT 电容分压器内部故障，需立即停电进行处理。红外图谱如图 1 所示。 图 1 故障相 A 相，温度 9.9 正常相 B 相温度为-8.4 摄氏度，故障相与正常相温差 18.3K，根据DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范相关条款要求，属于紧急缺陷，需停电进行处理
4、。 停电后对该组 CVT 进行试验，A 相上节正接线测试，下节自激法测试，红色高压线接下节上部，Cx 线接末屏尾头，试验结果如表 1 所示： 表 1 A 相 CVT 试验数据 C11 C21 C22 电容量 （pF） 本次 20370 27480 0.608 出厂 20340 28972.8 67683 试验仪器 AI6000K 电桥 随后进行了绝缘电阻、二次线圈的直流电阻、变比测试，直流电阻和绝缘电阻合格试验数据件表 2、3 所示： 表 2 绝缘电阻测试（M） C11 C2 N 对地 X 对地 二次间及对地 A 21000 19500 2000 16000 1100 要求值 2500 100
5、 1000 1000 兆欧表 1052 兆欧表 表 3 二次线圈直阻测试（） a1x1 a2x2 afxf A 本次 0.014 0.025 0.098 交接 0.015 0.026 0.099 试验仪器 单臂电桥 变比试验，采用有一次加压 10kV，测量二次电压的方法，按照计算，二次电压理论值：a1x1、a2x2 为 9.1V，afxf 应为 15.76V；而实际测试电压分别为 9.5V、9.5V、16.2V，变比增加。 通过试验可以判断，CVT 二次线圈无异常，上节 CVT 无异常，下节C21 电容量偏小及红外图谱可判断，下节上部缺油，发热处的电容部分已经击穿。C22 的电容量偏差巨大，常
6、规自激法测试无法测试，红色试验线无法检测到电压输出，说明 C21 出现了开路。根据试验情况，怀疑内部电容原件发生了开路。 2.2 解体检查情况 对该 CVT 下节进行了解体检查，当下节电容与储油柜分开后，发现N 引下线熔断、套管炸裂（如图 2） 。打开下节电容套管，发现套管内绝缘油已经渗漏，C21 上部电容单元有烧焦现象（如图 3） 。对 C21 和 C22电容单元进行逐个检查发现，C21 上部 6 个电容单元击穿（从最上面一个往下连续 6 个电容单元） ，C21 从最下往上第 19 个电容单元击穿，一共 7个电容单元击穿（如图 3） 。 图 2 套管炸裂，引下线熔断 图 3 C21 上部电容
7、单元 2.3 故障分析 通过解体检查情况分析，本次设备故障原因为：N 端引下线在安装过程中或者在制造过程中，安装不牢或者焊接处有虚接点，长期运行过程中有放电发生，长期能量的集聚导致引下线熔断。引下线熔断后，N 端仍能通过与法兰放电接地，长期的放电集聚能量导致套管炸裂。套管炸裂使本来的浇注处和密封垫出现了裂纹，使上部套管内绝缘油有了往下面油箱渗漏的可能。由于上部套管内缺油，套管内电容单元发热击穿。N 端引下线连接不牢或者焊接不良是导致故障发生的直接原因。 3 合理化建议 随着运行 CVT 设备的增加，新设备在新投运过程中，应该加强新设备生产及安装过程的监造及监督工作。现场设备运行过程中，提出以下
8、建议： （1）CVT 在现场安装必须按厂家的相别标识，正确地进行电容分压器和电磁单元的安装。且在安装过程中，要对安装质量进行严格控制。 （2）加装 CVT 在线检测装置，加强对电压互感器 N 头引下线电流的监测分析。 （3）日常巡视加强 CVT 油箱油位的检查，并建立油位数据库，油位变化时要及时进行停电处理。 （4）加强对容性试品的红外检测，对温差超出规程要求的设备要重点进行监测。 4 结论 CVT 既可用作电能计量测量及保护，又可用作载波通信，具有一机多能的用途。因此通过学习 CVT 内部结构和材质构成，并对其它 CVT 故障进行分析，可以提高试验数据的分析判断能力，对保证设备状态判断的准确性具有重要意义。
