一起500kV电容式电压互感器介损异常案例分析

国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 郅 静

电容式电压互感器（Capacitive Voltage Transformer，CVT）是电力系统中重要的保护和计量设备，因其具有体积小、绝缘性好、避免铁磁谐振等优点，目前在110kV 及以上电力系统广泛应用[1]。

1 案例简介

2018年11月15日， 某500kV 变 电 站 内 主 变500kV 侧C 相CVT 进行预防性试验时，发现其上节电容分压器（编号：＊＊＊H）介质损耗明显变大，电容量也较上次预防性试验值变大，数据对比见表1。

表1 上节电容分压器试验数据对比表

根据国网公司《输变电设备状态检修试验规程》，电容式电压互感器电容量初值差不超过±2%（警示值），介损不超过0.25%（膜纸复合）（注意值）[2-3]。由表1可得，上节电容分压器两值均已超标。因此，利用替代设备对故障CVT 进行了更换，故障CVT返厂检查、解体。

2 解体分析

该CVT（电容单元编号：＊＊＊H/M/L）于2003年10月生产，其上节电容分压器如图1所示。

图1 上节电容分压器外观

2018年12月4日，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、运维单位相关专家在厂家对故障CVT 进行检查，解体前，对该CVT 进行介质损耗因数及电容量测量试验，数据见表2。

表2 介质损耗因数及电容量测量试验数据

该CVT 的单节分压器有84个电容元件，当1个电容元件被击穿时，电容量会增大1.2%。如果把中节分压器电容量的变化看作两次测试之间的固有偏差，那么上节分压器电容量实际变大2.83%-0.35%=2.48%，相当于2个元件击穿的变化量。因此，推测上节分压器故障原因为有2个电容元件被击穿。

对故障的上节电容分压器进行解体，拆掉电容器瓷套后，发现电容器底板有碳化颗粒，如图2所示。

图2 电容器底板上积碳

观察元件外观，从上往下第29、30个元件引线片处可见放电发黑痕迹（如图3所示），逐一检测84个元件的电容量，电容元件的标准电容值为1.26μF，测试发现第29、30个元件的容量值异常，具体结果见表3。

表3 解体后电容元件检测值

图3 第29、30个元件之间接线片处发黑

解体后发现第29、30个元件击穿痕迹严重，如图4至图8所示。

图4 第29、30号电容元件

图5 第29号元件外层击穿痕迹严重

图6 29号元件向内击穿痕迹逐渐减弱

图7 第30号元件外层击穿痕迹

图8 30号元件向内击穿痕迹逐渐严重

因此，解体后结果验证了之前的推测，上节电容分压器数据异常的原因就是第29、30个电容元件被击穿。

3 故障分析

由解剖情况看，CVT 上节电容分压器的电容值变大的原因是2个电容元件击穿，介质损耗变大原因是元件击穿产生的游离碳析出了损坏元件，对绝缘油造成污染。

发生击穿的是从上往下数第29、第30号元件，而分别和二者相邻的第28、31号元件完好。对29、30号元件进行拆解，发现两个元件击穿的状态有所差异：30号元件击穿痕迹是从内部向外部发展，中间部位痕迹严重，痕迹由元件内部向外部延伸，逐渐减弱，但向上贯穿到元件外部和29号元件的结合部；紧靠30号元件上部的29号元件击穿则由外部向内部发展，外部击穿痕迹最严重，放电痕迹向元件内部延伸，逐渐减弱直至消失。这种现象可以判断设备故障的源头应是30号元件击穿，30号元件击穿产生的热量或电火花影响到上部相邻的29号元件，致29号元件的绝缘介质损坏，元件击穿。

30号元件击穿的原因，由于击穿部位已经融为一块，已经无法具体确定。从设备运行环境来看，设备长期运行过程中可能受外来侵扰，如雷击等，导致元件击穿；从制造厂家方面分析，可能在元件卷制过程中某点的绝缘介质受到污染或损伤，导致局部绝缘性能降低，设备经过十多年运行，绝缘劣化最终导致元件击穿。

因此，在工作中，一方面要在设备运行中严格按照试验周期进行试验，及时关注试验数据，以便及时发现缺陷，另一方面出厂验收、现场安装等环节要对各元件仔细排查，严把质量关，以免对设备投入电网使用造成隐患和缺陷[4]。

4 总结

本文对CVT 例行试验中介损值及电容量偏大的异常情况进行了详细分析，根据返厂后测试数据推测上节分压电容器中有2个电容元件击穿，对其解体后，仔细观察了各部件情况，并对各元件电容值进行了测量，发现第29、30个元件被击穿的事实。同时，通过对这两个元件的击穿痕迹推测出可能的故障原因，对今后的工作总结出了宝贵的经验教训。