一起母线电压互感器的故障分析

 电容式电压互感器（Capacitor Volt-age Transformer，CVT）是电力系统重要的输变电设备，在电网中可将一次电压信息传递给测量、保护和控制装置。由于CVT制造工艺简单、运行可靠性高，因此在我国电力系统得到广泛应用。随着CVT的大量使用，在运行中也会出现一些问题，主要表现在运行中二次电压异常或电容分压器介损超标，及时分析故障原因，能有效避免设备故障扩大。
1 运行概述
①PT并列后分别断开东西母PT二次小开关，测量PT输出电压无变化，后台东、西母电压保持一致；②检查二次中性线N600接地良好，接地零序电流为12mA，不存在PT二次中性线多点接地；③通过OPEN3000查看其它220kV站内母线电压均正常。
从母线电压测试数据看，若排除了一次侧可能存在的不平衡及二次接线问题，则有可能是电压互感器引起。
2 试验诊断
2.1 有无故障诊断 9月25日高压试验人员对向阳堡变电站220kV母线电压互感器进行了停电试验，发现220kV东母B相电压互感器介损值0.52%，220kV西母C相电压互感器介损值0.77%，超过标准（见表2），与以前的测试数据（见表3）及出厂试验数据对比，介损异常变大，中节电容量也发生变化，则初步认为该互感器可能存在故障。
2.2 故障排查 ①绝缘油受潮的排查。9月26日，化验专业人员对这两组电压互感器进行了绝缘油分析，色谱数据正常，同时微水试验也在合格范围，排除了油受潮的可能性。②环境影响因素的排查。9月25日的测试温度符合规程所规定的测试温度20℃，测试湿度也符合规程所规定的测试湿度，所以能够排除温度与湿度的影响。③脏污影响的排查。在进行高压试验之前，检修工作人员已对电压互感器进行仔细的清理，在试验之后，检修人员又对互感器进行了第二次清理，再次高压试验，tanδ值不变，故排除脏污影响。
3 故障分析
3.1 故障原因分析 互感器tanδ值超标，根据电容式电压互感器的结构和工作原理分析，可以知道，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，其介损主要取决于电容器纸，即与纸的成分、纸中存在的无机杂质及其加工过程中加入的添加剂等有关。纸的占积率、电容分压器设计场强、额定电压、额定电容、瓷套管质量缺陷、真空干燥处理工艺等都将影响介损的测试值。根据缺陷情况及测试数据，并考虑到出厂日期和实际投运的时间段，初步分析认为，可能是由于制造工艺把关不严，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场，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。
3.2 故障程度推测 电容分压部分由多个相同参数的单个电容元件串联组成，一般一节为90多个电容元件，每个电容元件上所承受的电压都一样，而个别电容单元的击穿，将引起该节电容量的增大。考虑到实测试验数据中电容量变化不大，可以初步估计被击穿的电容单元为1-2个。
4 处理情况
为了避免故障的扩大，甚至发展成事故，厂家认为该两台设备应返厂解体检查。在9月29日，变电检修督察组对220kV东母B、C相电压互感器进行更换，将更换下的220kV东母C相电压互感器更换至220kV西母C相电压互感器。更换后跟踪记录220kV东西母电压显示数值，220kV东西母电压各相误差在0-0.46kV之间，未超过1%，符合规定要求。
5 预防措施
为了保证CVT设备在电网安全稳定运行，针对该起故障，提出如下防范措施：①设备制造厂在制造过程中要严把质量和工艺关，在制造工艺中应有针对性的措施；投产前，使用单位要把好交接验收关，对220kV及以上的电容式电压互感器，必要时进行局部放电测量，同时还应进行二次绕组绝缘电阻、直流电阻测量，并将测量结果与出厂值和标准值进行比较，差别较大时应分析原因，绝对禁止不合格的互感器投入运行。②通过密切监视CVT二次电压的变化情况来判断CVT是否正常是一种简单易行的有效方法，运行人员应加强电压监视，完善运行记录，当二次电压异常时应立即退出运行并进行高压试验检测，检查设备介损和电容量状况。③在日常维护时要加强巡视检查。运行期间应经常检查电容式电压互感器的电气连接及机械连接是否稳定可靠，不要使二次侧短路，以避免短路引起保护间隙连续火花放电造成过电压而损坏设备。对电容式电压互感器，如发现渗油漏油、压力指标下降或介损增长时时应停止使用，尽快予以处理或更换，避免发生事故。