一起高海拔35kV电容式电压互感器故障浅析 / 四六文摘

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摘要

国网青海省电力公司海东供电公司的研究人员彭家琦、冶海平等，在2019年第2期《电气技术》杂志上撰文，分析了一起高海拔35kV电容式电压互感器无二次输出电压故障，通过各种高压试验方法，找到了引起故障的原因，并提出了解决措施及防范建议，为同类型电容式电压互感器类似故障提供了参考。

电压互感器是电网重要的一次设备，主要用来将高电压变换为低电压，供继电保护、线路计量、电气测量及自动装置。目前较为常用的有电容式电压互感器和电磁式电压互感器。与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器具有可防止因电压互感器铁心饱和引起铁磁谐、造价较低、结构简单、耐绝缘冲击强度高、绝缘裕度大等优点。

本文针对一起高海拔地区35kV CVT二次电压异常、监控后台采集不上二次电压信号，进行了试验分析，找到了引起故障的原因，并提出了防范建议。

1 CVT的结构原理及参数

图1 CVT原理图

图2 二次接线盘

2 故障及现场试验情况

2017年10月底，某110kV变电站35kV计量用线路CVT A相没有二次输出信号，接调度命令后运维人员随即将该线路CVT由运行状态转为检修状态。该变电站海拔2000m，位于青藏高原东北部，试验人员对该线路CVT进行了绝缘电阻测试和电容量及介质耗损试验，试验结果分别见表1、表2。

表1 CVT绝缘电阻测试/M

表2 CVT电容量及介质损耗测试

从表1中可以看出，A相CVT一次侧N点对地绝缘为0，B、C相一次侧及二次侧对地绝缘良好，从表2中可以看出A相分压电容介质损耗2的测试结果为0.343%，显然不对，并且在采用自激法，设定电压为2.5kV，电压加至16V便无法上升，具体如图3所示。

图3（a）电容量及介损加压测试

图3（b）电容量及介损测试结果

初步怀疑高海拔地区空气稀薄，使空气密度较低，若未进行高海拔修正，将会使得设备运行不稳定，设备绝缘薄弱不能适应高原地区。为进一步分析CVT故障原因，对该A相CVT进行了返厂解剖。

3 返厂情况

设备返厂后解体前，对CVT电容分压器部分进行电容量及介损试验，介损测量结果仍然为负值，试验数据异常，同时在进行试验时，电磁单元内部有微弱放电声，怀疑电磁单元内部存在回路故障。且厂家说明设备出厂时已经进行过高海拔修正。

将该CVT解体后，将电容分压器与电磁单元之间的引线解开，单独对电容分压器进行电容量及介损测试，测试结果见表3。

表3 返厂CVT电容量及介质损耗测试

从表3中可以看出，电容分压器试验数据正常，试验值都在合格范围内，表明电容分压器部分完好，判断故障点发生在电磁单元部分。观察电磁单元，电磁单元绝缘油浑浊不通透如图4所示。对中间变

图4 电磁单元拆解图

压器进行空载电流试验，在合闸电压下（不到10V）感应电流已经超过1A，略微升压后电流已超过2A，据此判断中间变压器内部存在短路情况。测试中间变压器对地绝缘试验，测试结果变压器对地绝缘为0。对电磁单元绝缘油取样进行油色谱分析，具体分析结果见表4。

表4 电磁单元油样色谱分析结果

由此可得，电磁单元内部存在高能量电弧放电现象。

对电磁单元中间变压器T二次辅助绕组阻尼器D进行阻尼电流测试，其伏安特性曲线如图5所示，结合厂家提供的资料，同类阻尼器在加压至100V时，相应电流不得大于0.4A。从图5中可以看出，当电压加至60V时，阻尼电流已经超过1A。

图5 二次辅助绕组阻尼器伏安特性曲线

检查该产品谐振阻尼器的谐振电容，该电容额定值为200F，实测值为110F，电容值变化接近50%，结合阻尼器伏安特性曲线判断，谐振阻尼器已经失谐。

进一步拆解电磁单元，将变压器油清理掉后，可观察到变压器高压侧首端H对地有明显放电点。具体如图6（a）、（b）所示。

图6（a）变压器高压侧进线端放电图

图6（b）变压器高压侧进线端放电图

将故障点拨开，远离地电位，重新进行中间变压器一次侧首端H、尾端X绝缘电阻试验，中间变压器首端H及尾端X端子对地绝缘均良好。试验数据见表5。

表5 绝缘电阻测试

4 故障原因分析

通过对上述试验情况进行分析，一方面，由于谐振阻尼器运行时间较长，老化使阻尼电容损坏缺失，工频并联谐振条件遭到破坏，导致该阻尼器失谐，阻尼器阻抗下降，正常工作时阻尼器中的串联电阻被接入电路中，阻尼回路的阻尼电流激聚增大，造成电磁单元温度升高发热；另一方面，因为该CVT中间变压器高压侧首端H对地绝缘为0，等同于变压器原边绕组首尾短接接地，此状态下，在运行时就会出现二次侧无电压的情况。