220 kV电容式电压互感器过热故障原因分析

王 冰，李学斌，康激扬，罗 斌，隋东硼

（1.国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

故障分析

220 kV电容式电压互感器过热故障原因分析

王 冰1，李学斌2，康激扬2，罗 斌2，隋东硼2

（1.国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

利用红外热像检测和绝缘油色谱分析，对一起220 kV电容式电压互感器过热故障进行了诊断和分析，通过解体检查找出了故障原因，并验证了该方法合理有效。

电压互感器；故障；红外检测；绝缘油色谱；解体

电容式电压互感器由电容分压器和中间电压电磁单元组成，具有结构简单、造价低廉、耐绝缘冲击强度高等优点，广泛应用于66 kV及以上电压等级电网［1－4］。在运电压互感器由于装配工艺粗糙等原因，长期运行后将出现影响电网安全稳定运行的故障［3－8］。因此，在电力设备状态检修［9］过程中，利用红外热成像检测等手段［10－11］，可及时发现并诊断电压互感器潜伏性缺陷及故障，对电力系统安全稳定运行意义重大。

1 电压互感器过热故障现象

运行检修人员对某变电站进行红外热像检测发现该变电站一组220 kV电压互感器A相下节套管内部存在异常发热。其正常部位温度为10.5℃，发热部位温度为14.9℃，温差4.4℃，如图1（a）所示。根据文献［12］规定，此类电压致热性设备存在2～3℃温差时即存在危急缺陷，有危及设备安全运行的可能。为防止外界其他因素干扰造成误判断，运行检修人员于次日连续2天对其进行红外热像检测。次日检测结果显示该电压互感器正常部位温度为6.2℃，发热部位温度为12.6℃，温差6.4℃，如图1（b）所示。试验结果证实电压互感器内部存在严重过热缺陷。

2 试验检查

2.1 故障电压互感器参数

故障电压互感器参数如表1所示。

表1 故障电压互感器参数

2.2 试验数据分析

故障发生后，立即对该电压互感器进行停电更换，并对比交接试验报告对该电压互感器进行试验分析。投运前交接试验数据如表2所示，电压互感器故障后试验数据如表3所示。

图1 电压互感器红外热像图谱（a）——第1次检测结果；（b）——第2次检测结果

表2 电压互感器A相交接试验数据

表3 电压互感器故障后试验数据

由表3可见，该电压互感器下节电容C1电容量为14 070 pF，较初始值12 724.2 pF明显增大，误差达10.6%，远超过电容量误差值不超过2%的标准。介损从初始值的0.063%增至0.249%，虽未达到0.25%的注意值，但增长速度较快。

为进一步分析电压互感器故障原因，对互感器油进行绝缘油色谱试验和性能试验，试验数据如表4、表5所示。

表4 绝缘油色谱试验数据μL／L

表5 绝缘油性能试验数据

由表4可见，故障电压互感器油中CO、CO2、H2含量较多，其原因是由于局部温升，固体绝缘材料和绝缘油分解所致。油中溶解的少量C2H2可能是由于电容单元击穿高能局部放电产生。由表5可见，绝缘油介质损耗因数超标。为线路运行的安全，决定对该相电压互感器进行解体检查分析。

3 解体检查

经商讨，设备运行单位和设备厂家对该电压互感器进行了解体检查，主要检查设备外观、耦合电容、电磁单元、二次绕组及接线端子。在做好相关安全防护准备工作后，进行外观检查，发现电压互感器外观无破损，但存在渗漏油痕迹。对上、下两节耦合电容单元进行检查和试验，如图2所示。

图2 耦合电容中压套管外观

上节电容单元检查完好，各项试验数据合格。当把下节瓷柱与油箱盖板分离时，发现下节瓷套内的绝缘油通过中压套管与密封胶圈间隙不断渗漏，浸入油箱的中压电容套管部分与法兰盘平面并不垂直，向一侧弯曲，用手轻摇，中压电容套管左右摆动，与浸入下节瓷套部分有断裂现象。

随后打开油箱对电磁单元进行检查，依次检查补偿电抗器、互感器和各接线端子，油箱内电磁单元情况如图3所示。油箱内绝缘油饱满，较为清澈，各部件、各接线端子完好，无烧伤痕迹。对二次绕组及接线端子检查情况如图4所示，其接线端子完好，无变色、烧伤及渗漏油痕迹。

图3 油箱内电磁单元情况

图4 二次绕组及接线端子情况

4 故障原因分析

4.1 局部过热

检查发现中压套管浸入油箱部分采用的橡胶密封垫用4个固定螺丝实现与下节电容部分隔绝，且橡胶密封垫无专用固定凹槽。若4个螺丝紧固不均，易造成密封垫移位，与中压套管接触不紧密，将破坏密封效果，导致下节瓷套内的绝缘油渗入电磁单元油箱中。电磁单元内油位上升，下节分压电容器上部缺油，部分缺油单元电容暴露在空气中，造成表面闪络，内部发热，绝缘击穿，电容量增大。

4.2 中压套管开裂

在装配过程中，中压套管承受的机械应力导致其弯曲变形，与密封垫接触不良，投入运行后，密封不良情况加剧，导致渗漏油。

上部高压电容击穿过热使连接电容的焊锡熔化，掉落在中压电容上，使中压电容短路，在中压接线端子处产生暂态过电压，中压套管断裂。

5 结论

a.此次电容式电压互感器过热故障是由于装配工艺控制不严格，使中压套管运行中受机械应力作用，导致弯曲变形，与密封垫接触不良，运行中下节瓷套内的绝缘油渗入电磁单元油箱中。电磁单元内油位上升，下节分压电容器上部缺油，部分缺油单元电容暴露在空气中，造成故障。

b.红外检测技术和绝缘油色谱技术可应用在电容式电压互感器过热缺陷分析处理上，效果显著。运维人员应熟练应用红外热成像检测手段，及时发现和消除设备缺陷，保证电网安全稳定运行。

c.建议制造厂增加优化设计方案，强化中压套管强度及密封设计，同时应提高制造工艺，确保装配质量。

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［12］ DL／T 664—2008，带电设备红外诊断应用规范［S］.

Cause Analysis of 220 kV Capacitor Voltage Transformer Overheating

WANG Bing1，LI Xue⁃bin2，KANG Ji⁃yang2，LUO Bin2，SUI Dong⁃peng2
（1.Maintenance Company of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006 China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

This paper gives the diagnosis and analysis of 220 kV capacitor voltage transformer overheating by infrared thermal imaging detection and insulating oil chromatography analysis.Fault reason is found by dismantlement examination.At the same time，it verifies method to be reasonable and effective.

Voltage transformer；Malfunction；Infrared detection；Insulating oil chromatography；Disintegration

TM451＋.2

A

1004－7913（2015）05－0027－03

王 冰（1986—），男，学士，从事电力设备状态检修等相关研究工作。

2015－01－15）