一起电容式电压互感器故障分析

摘要：通过对一起电容式电压互感器故障分析，结合分析结果，对故障类型及原因进行了进一步的分析诊断，并提出处理意见、结论及预防措施。

关键词：电容式电压互感器故障 分析

0 引言

近年来，电容式电压互感器（简称CVT）由于其维护方便，主绝缘主要由分压电容器承担，不易造成恶性事故;运行可靠性高、结构简单，在电网中广泛应用。但是由于受厂家的生产工艺、设计、材料等因素的影响，CVT存在的质量问题也比较多，故障率也较高，严重威胁到电网的安全稳定运行。为了能够及时发现CVT在运行中存在的内部故障，必须定期对其进行油色谱分析或专项普查。

1 電容式电压互感器结构特点

电容器电压互感器由电容分压器和电磁单元组成。电容分压器由C1高压电容和C2中压电容串联组成。电磁单元由中间变压器、补偿电抗器串联组成。电容分压器可作为耦合电容器，在其低压端N端子连接结合滤波器以传送高频信号。通过电容分压器的分压，将分压后得到的中间电压（一般为10--20kV）通过中间变压器降为100/3V或100V的电压，为电压测量及继电保护装置提供电压信号。为了补偿由于负载效应引起的电容分压器的容抗压降，使二次电压随负载变化减小，在中压回路中串接有电抗器，设计时使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到规定的负荷范围和准确级的电压信号。在中间变压器二次侧的一个绕组上，接有阻尼器，以便能够有效地抑制铁磁谐振。

2 故障设备情况

110kV电容式电压互感器其型号为：TYD110/√3-0.02H。 35kV电容式电压互感器其型号为：TYD3-35/√3-0.02HF。

3 故障异常现象及试验结果

3.1 某110kV变电站110kVI段母线电压互感器故障

2018年10月07日，某变电站110kVI段母线电压互感器C相二次电压突降，为30多伏，经保护人员现场检查后，未发现保护方面的问题，随后电气试验人员对该电压互感器进行了电气诊断性试验及油色谱试验，电气诊断试验项目主要有绝缘电阻测试、介损测试及直流电阻测试，试验结果如下表：

3.1.1绝缘电阻试验：（MΩ）

3.1.2介损及电容量试验：

3.1.3直流电阻测试：（Ω）

3.1.4绝缘油色谱试验：

（1）电气试验项目虽在合格范围内，但C相做介损试验时一次侧电压达不到2.5kV的要求，仅为281.6和291.5伏;

（2）色谱分析乙炔超过注意值30多倍，氢气超过注意值10倍，总烃超过注意值200多倍，通过对表中数据进行初步分析，其特征气体含量均超过规程规定的注意值很多，利用特征气体法可初步判断该电压互感器内部存在过热兼放电故障。

4 色谱综合分析判断故障

对于故障1色谱分析结果不合格的设备，由于规程规定在电压互感器中，乙炔含量的注意值为3uL/L，氢气含量的注意值为150uL/L，总烃含量的注意值为100 uL/L，针对该相（C相）电压互感器乙炔、氢气、总烃含量均严重超过注意值，故做出如下分析判断：

（1）特征气体法判断：

结合上述分析结果，得到的结果都是总烃含量较高，甲烷大于乙烯含量，乙炔占总烃量的2%以下，它符合过热故障的特征气体，因此，可初步判断该电压互感器内部存在过热故障。

（2）利用IEC三比值法判断：

根据三比值的计算方法及判断原则，分别将乙炔、乙烯、甲烷、氢气、乙烷五钟气体的含量带入三对比值（乙炔/乙烯、甲烷/氢气、乙烯/乙烷）中进行计算，得出比值编码为“021”，对照故障性质的判断，得出故障类型为300℃---700℃的中温过热故障，这与特征气体法判断结果相吻合。

（3）利用罗杰斯法四比值法判断：

根据四比值的计算方法及判断原则，同理将乙炔、乙烯、甲烷、氢气、乙烷五钟气体的含量带入四对比值（甲烷/氢气、乙烷/甲烷、乙烯/乙烷、乙炔/乙烯）中进行计算，得出四比值编码为“2010”，对照故障性质的判断，得出故障类型为一般过热故障。

5 利用色谱分析结果对故障设备故障源温 度的估算

针对故障1色谱分析结果，由于三比值和四比值等判断方法都能反映出比值与温度的依赖关系，通常情况下，当故障点温度超过400℃时，比值与温度成直线关系急剧上升。所以，针对该类型故障的互感器，将乙烯和乙烷的含量带入温度估算公式：T=322log（C2H4/C2H6）+525中，经计算，其故障源温度约为624.66℃，介于300℃--700℃之间，属于中温过热，通过对故障源温度估算，结合其他故障判断方法，可诊断为该电压互感器存在内部过热并兼有放电性故障。

6 故障设备绝缘油透明度及气味的判断

由于故障1设备从分析结果来看故障发生在电磁单元，所以将故障互感器电磁单元中的绝缘油置于光线充足的地方，观察后发现其颜色呈暗淡黄色并且粘度较大，不是呈透明且略带蓝色，另外，用鼻子嗅发现气味中带有刺鼻的烧焦味，由此可判断该电压互感器内部存在伤及到了设备内部绝缘材料的过热或放电故障。

7 故障原因分析

对于像CVT这种设备，其故障多见于下列原因：

（1）绝缘受潮。当设备直接进水受潮时，往往绝缘突然击穿，导致事故发生。这种事故是无法预知的。但是运行中少油设备绝缘有很多是缓慢受潮的，这时从设备底部取油样分析油中溶解气体含量并配合其他判断方法进行故障原因的判断。

（2）制造质量问题。由于制造质量不良，如绝缘不清洁，绝缘包绕松散，绝缘层间有皱折、空隙、少放电屏而造成均压效果不佳，真空处理不彻底等。这类质量缺陷会使设备在运行中发生局部放电，严重时会发生树枝状放电，产生乙炔气体。

（3）末屏引线或接地线接触不良，甚至断线引起火花放电。这种情况在尚未导致绝缘击穿前，火花放电将产生大量的氢气、乙炔和其他烃类气体，当放电涉及固体绝缘时，还产生大量的一氧化碳和二氧化碳。

8 结论

上述电容式电压互感器不论是电气诊断性试验，还是绝缘油色谱分析试验结果都不符合规程规定，不能投入运行，需立即更换。

参 考 文 献

[1] 变压器油中气体分析诊断与故障检查 操敦奎编著

[2] 变压器油及相关故障诊断处理技术 钱旭耀编著

[3] 电气设备故障检测诊断方法及实例 陈蕾编著

作者简介：

任晓丽 女，1974年04月16日，甘肃省张掖供电公司变电运检室电气试验班工作负责人，技师，助理工程师.