一起电容式电压互感器异常发热分析及处理

一起电容式电压互感器异常发热 分析及处理

蔡勇

广东电网有限责任公司东莞供电局 广东 东莞 523000

摘 要：本文阐述了一起110kV户外变电站110kV线路电容式电压互感器油箱上部发热紧急缺陷处理过程，分析了其故障原因，并提出同类设备的日常运行维护建议，以保证电网的安全稳定运行。

关键词： 110kV ；电容式电压互感器；发热；分析；处理措施

1、 事件概况

某年11月12日，某部门在对110kV变电站的变电设备进行日常巡视测温时，通过红外热成像仪发现某条110kV 出线间隔B相线路电容式电压互感器（CVT）油箱中上部异常发热达41.7度，与相邻的正常TYD对比温差达17℃。按照缺陷标准，CVT本体发热，整体局部温升大于3K，属于紧急缺陷。初步怀疑可能是CVT的电磁单元绝缘老化引起发热.

2 、处理过程

2.1 一次设备情况（详见表1）

表1 一次设备信息表

2.2 现场设备更换情况

为防止线路侧电压互感器本体局部过热隐患的进一步扩大，保障电网安全稳定运行，同时提高现场消缺复电的工作效率，现场对故障电压互感器进行更换。现场对110kV某线线路间隔内设备进行外观检查。

2.3 故障设备解体分析情况

现场对电磁单元内部元件进行拆解，对各元件外观情况进行检查，对电容电感元件进行数值测量，对测量结果进行分析。各元件解体分析如下：

A.中间变压器

对中间变压器外观进行检查，外观绝缘包裹良好，未见放电和烧蚀痕迹，各螺栓无松动，铁芯绕组无变形。油箱内部油质无发黑无杂质。

B.补偿电抗器

对补偿电抗器进行外观检查，线圈外部绝缘包裹良好，未见放电和烧蚀痕迹，夹件及穿芯螺栓无变形，安装牢固；发现一次连接线靠电抗器端部外部绝缘胶套及内部引线有明显的烧黑痕迹，连接线绝缘胶套无破损。其并联电感数值如表2所示。

表2 并联电感

C.串联补偿电阻

对串联补偿电阻进行外观检查，电阻器外部绝缘包裹良好，环氧树脂浇注绝缘部分无破损裂纹，未见放电和烧蚀痕迹；一次连接线端部外部绝缘胶套及内部引线有明显的烧黑痕迹，连接线绝缘胶套无破损；对电阻器阻值检修测量，阻值符合要求。详见表3。

表3 串联电阻

D.电容低压端分压器

鉴于电容器外观有明显变形，现场对电容器进行解体分析，电容器内部由绝缘油纸包裹的电容单元和引线头组成，解体前测量电容器总容值如表4。

表4 电容器总容值

去除外油纸包裹，内部由8个电容单元组成，每个电容单元采用电容纸多层绕制而成，外部塑薄膜纸包裹定形；将电容单元进行编号，发现5号电容单元明显臌胀，上下两端电容纸烧融变形，表面附着金属粉末，但外薄膜纸未破损；邻近的6号电容单元外观薄膜纸有轻微过热变形痕迹，其他电容单元外观无异常，对所有电容单元进行容值测量，结果详见表5。

表5 电容单元容值

对C5故障电容单元和正常的C1单元进行截面切割解体，对比发现C1电容器单元电容纸层层分部均匀紧凑，无放电痕迹；C5故障电容单元内部有明显放电烧蚀痕迹，大部分多层电容纸已因高温溶解在一起,部分电容纸已经烧断，中心部位电容纸已烧穿，放电点余约1.5cm。

3 、原因分析

CVT电气原理图与阻尼装置ZD电气原理图1图2所示。

谐振电容器C和谐振电抗器L在正常工频下处于并联谐振状态，在正常状态 下阻抗较高，相当于开路状态，则通过阻尼电阻R的阻尼电流较小，对阻尼电阻相当于开路，电阻不发热。根据铭牌值计算得出（C=50μF，L=200mH），得出

而现场实际因电容低压端分压器内部电容单元故障（实测值C=100.7μF，L=200.2mH），导致并联谐振状态被破坏，由此可见，电容单元C5放电击穿后，导致电容器和电抗器不在谐振条件，运行中串联补偿电阻R有电流通过，电阻R发热。由于串联补偿电阻位于电磁单元油箱上方，长期发热引起了油箱上部绝缘油异常发热，导致CVT红外热成像时油箱中上部出现局部过热的情况。对于运行中CVT油箱发热，可能有以下原因^[1]：

①油箱缺油。②进水受潮。③二次回路短路。④接线不良或无接。⑤中间变压器异常发热或放电。⑥谐振型阻尼器故障。本次故障缺陷的无锡电力电容厂的TYD₂- -0.01H电压互感器于1994年生产，运行时间超过15年，长期运行导致内部电容元件老化劣化，从而使得设备运行风险加大。

4 、日常运行维护建议

4.1 加强精确测温

电压致热型设备如电压互感器、避雷器等发热表象往往不像电流致热型设备如刀闸、线夹等明显，应选择合适时间开展测温，室外白天测温应避免阳光直射或反射进入镜头，夜间测温应避开灯光直射或反射进入镜头，宜闭灯检测。检测时间应为夜间或晴天日落两小时后，白天测温宜为阴天。在安全距离允许的情况下应尽可能靠近待测设备，使待测设备充满仪器的整个视场。运用同类比较判断法，根据同类设备之间对应部位的温差、同一设备不同相别的温差再结合图像特征判断法，即同类设备正常状态和异常状态的热像图综合分析判断，使测温结果更精确，分析判断更准确。

4.2 关注长期服役设备

本起紧急缺陷设备运行已达23年，长期运行导致内部电容元件老化劣化，从而使得设备运行风险加大。以此为契机梳理本部门长期服役设备台账，开展一次特巡特维，评估运行工况，制定差异化运维策略，更加关注长期服役设备健康度。

4.3电压互感器维护重点

①油箱油位。可通过检查油箱是否渗漏油、油镜观察油位等方法确定油箱油量是否足够。②受潮情况。判断油箱是否受潮可取绝缘油进行微水试验。③二次回路检查。检查端

子箱密封是否良好，TYD预试后认真验收，检查内部接线错误引起二次回路短路，检查端子箱接线是否接线不良或无接引起悬浮电位。④中间变压器异常发热或放电。可取绝缘油进行油色中溶解气体色谱分析，检查是否产生特征气体及用三比值法来判断发热或放电类型，并结合运行中一、二次电压，变比及二次绕组直流电阻来综合分析判断。⑤谐振型阻尼器故障。阻尼器的电容器或电抗器特性参数发生变化，额定频率下不在谐振状态，阻尼电阻上有电流通过，引起发热，此时需对CVT 进行解体分析。若排除缺油、二次回路短路和接线不良等原因，确诊为内部故障，建议对CVT进行更换，解体进行进一步的分析判断。

5 、结论

综上所述，通过这起110kV户外变电站110kV线路电容式电压互感器油箱上部发热紧急缺陷，查明原因，弄懂原理，提出建议，为后续维护及防止同类事故的发生提供参考与借鉴。有效消除安全隐患，提高设备运行的可靠性，保证电站安全可靠运行，避免因为故障造成经济损失。

参考文献：

[1] 李瑞环.基于红外热成像检测电容式电压互感器油箱异常发热现象原因分析

[2] 带电设备红外诊断应用规范.2016