220kV电容式电压互感器故障分析

220kV电容式电压互感器故障分析

李刚

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局  广西南宁 530000

摘要：在当今社会，随着经济的发展，我国早已进入工业化高速发展的时代。与此同时，国内对于电力资源的需求也不断增大。电力系统在运行过程中，一旦电压互感器出现故障或事故，将会带来难以预估的后果。因此，加强对电力系统的电压互感器稳定性是十分有必要的本文针对220kV电容式电压互感器故障进行了分析，并根据分析结果，对如何处理故障提出了一些观点与建议，以备参考。

关键词:220kV；电容式电压互感器；故障分析

在整个电力系统的运行过程中，220kV电容式电压互感器是组成完整电网的重要部分。同时，220kV电容式电压互感器也是维持电网正常运行的关键。要保证电力系统更够稳定运行，就必须要保证电压互感器的正常运行。现阶段，电容式电压互感器故障维修工作专业性强，维修难度大，影响范围广，所以必须进行细致地分析，找出电容式电压互感器故障后再进行专业处理。

一、示例概述

2022年7月，在设备巡视检查过程中，某500kV变电站的运维人员发现220kV#A2M母线电压互感器A相二次电压偏低，较220kV线路A相电压低3kV。在此状态下，该电压互感器长期运行将存在安全隐患。

二、现场试验

220kV #A2M母线电压互感器A相,2010年11月投入运行，型号为TYD4-220/√3-0.005H。经现场检查，电压互感器外观良好,油箱无渗漏。试验人员对其做绝缘电阻、电容值、tanδ、低压端对地绝缘电阻的试验。试验发现C2部分电容值与出厂值存在明显偏差，结果见下表1。

表1

220kV #A2M母线电压互感器A相上、下节电容分压器电容值与出厂值对比，偏差均在-5%～10%范围内。但C2部分电容值为32.99nF，与出厂值对比增大3.52%，超过2%，根据Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》要求：电容值与出厂值相比，增加量超过+2%时， 应缩短试验周期。

三、故障分析

220kV #A2M母线电压互感器A相电容分压器C2部分电容内部由27个电容器元件串联而成，若有电容元件击穿短路，则串联元件的个数减小，整体电容增大。当C2部分电容有1个元件击穿短路时，理论计算电容值为32.73nF，C2测试值为32.99nF，与理论值基本一致，由此可判定C2部分电容器有1个电容元件击穿短路。

四、电容式电压互感器的常见故障

1.电容分压器电容元件被击穿

220kV电容式电压互感器中的电压主要由电容承担，根据电容式电压互感器的结构和工作原理分析，最容易出现问题的就是电容分压部分。电容分压器固体介质是膜纸复合介质，若是制造工艺把关不严，少量的几只电容单元受潮或电容器极板间出现间隙或气泡时，正常工作电压下薄弱点承受过高电压，造成局部放电，逐步恶化导致电容单元击穿，从而引起二次输出电压异常变化。

2.电压互感器中的电容末端接地接触不良

变电站中电压互感器也会出现电压互感器接地不良的问题，导致电压互感器中的末端和大地之间形成电容，形成高压情况。这种高压辐射会对电压互感器中的电气元件造成损害，进而影响电压互感器的使用功能，如果电压过高，甚至会导致电容发生爆炸，破坏电压互感器的使用效果，电压过高还会导致电压互感器中的电容爆炸，造成严重的事故和损失。

3.电压互感器过热引起零件故障

电容式电压互感器还可能会发生工作过热的问题。在长时间温度超过电压互感器的承受范围后，就会导致电压互感器内部零件的烧毁，甚至产生爆炸。电压互感器过热不仅会影响变电站的正常运营，引发经济损失。在变电站电压互感器发生过热的情况中，一般都是由于互感器中的电阻过大，电流经过就会产生大量的电阻热，从而导致互感器过热零件损坏。

4.电磁单元受潮

由于电压互感器在出厂安装前没有进行严格的质检程序，电压互感器密封性能不够好，容易造成空气的进入，空气受到高温膨胀就会将油箱内大部分气体排出，如果空气低温状况时就会引入空气进入油箱，造成电磁单元受潮，从而导致电磁单元二次绕组绝缘电阻降低甚至为零，这就是电磁单元绝缘层进水导致短路现象，导致电压互感器不能安全稳定的正常运行。

五、针对220kV电容式电压互感器常见故障的解决措施

1.电容式电压互感器绝缘降低、电容被击穿的解决措施

   在电容式电压互感器的正常运行中，需要设置相应的检测系统，记录电容式电压互感器在运行过程中的数值变化，在出现意外情况时能够对照电压互感器的数值进行分析，为之后的电容式电压互感器做好预防检测工作。同时在电容式电压互感器的实际操作过程中，可以设置对电容式电压互感器的电压保护设备，在电压互感器出现意外情况时及时提醒检修人员排查，降低电力供应故障对居民生活造成的影响。检测系统可以有效地收集并监测电压互感器在运行过程中的数值变化，进一步预防变电站中电容式电压互感器在后续的工作中可能发生的故障。

2. 针对电容式电压互感器电容末端接地接触不良情况的解决措施

变电站检修人员应加强对电容式电压互感器电容末端接地的检测力度，停电检修期间检修人员检查电容式电压互感器的电容末端和大地的接地情况，确保电压互感器的正常使用。检修人员要具有一定的职业技能素质，熟练地掌握电压互感器的接地措施，避免接地方式错误导致的其他意外情况的出现。在变电站检修人员的日常工作中，需要制定科学合理的维护方案，在维护过程中注重对电压互感器细节和容易忽视的地方进行检测。

3. 积极应用现代先进的监控设备

变电站内安装一些先进的监控设备，比如说红外成像仪，通过对电容式电压互感器进行红外成像，能够在第一时间内发现电压互感器内部电气元件出现的异常过热现象。还有应用铁磁谐振等技术，要严格按照规章制度对变电站的电压互感器进行检测和维修，检查电压互感器的工作状况，发现并解决存在安全隐患的问题。利用铁磁谐振等技术的应用能够检测电压互感器，及时地发现电压互感器内部中的铁芯是否饱和的问题。

4.对电容式电压互感器出现的故障提出针对性的解决方案

变电站中电压互感器出现故障的原因各种各样，因此对变电站中电容式电压互感器出现的问题要提供有针对性的解决措施。比如说电压互感器中的电气元件受潮，检修人员应该首先检查电气元件中的绝缘部分，分析受潮的部分和原因，然后再进行拆解，对电压互感器中的各个部分进行电气实验，在设备检测完好合格后再投入使用。比如对元件进行拆解，对电压互感器中的元件进行电气实验，及时维修故障元件，完善检修工作，保证设备在检测合格后再进行应用。

结语:

总而言之，220kV电容式电压互感器在整个变电站之中发挥着重要作用，如果不能及时分析常见故障，并加强日常监管，会直接影响整个变电站的正常工作，给用户生活带来极大的不便，并给电力企业带来巨大的经济损失。220kV电容式电压互感器是目前电力系统正常运行的基础，因此在运行过程中，必须充分重视其出现的任何一个故障，加强对其重视程度，在最大程度上避免事故的发生，从而保障220kV电压互感器的稳定运行。

参考文献:

[1]邓海山.电压互感器二次回路故障建模仿真处理[J].电工技术，2019（02）：29-31.

[2] 张斌卫 ， 曹喜生 .35kV 及以下电压互感器运行中的常见故障分析及研究 [J]. 电气传动自动化 ，2018，40（03）：62-66.

[3]  韩晋思，刘卫明，张明明，杨朋威，王达.220kV变电站电容式电压互感器故障分析[J].水电能源科学，2018，36，（08）：175-176，213.

[4]  李佳，罗浪，陈洲，姚佶，孙铭聪.220kV GIS电压互感器贯穿性接地故障分析及防范措施研究[J].湖北电力，2018，42（02）：10-13.