变电站电容式电压互感器的故障分析及相关措施

作者:何佳胤,蔡剑强(国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 31400)

:本文研究了变电站内线路压变故障,梳理压变工作原理和其设计的拓扑结构类型,并通过改变线路压变的二次回路接线方式,研究了在接地和末屏两处端子相连接的虚接线故障放电。通过对该故障实例的研究,在提供部分在日常运维检修工作中防范措施供借鉴。

电容式电压互感器 (Capacitive Voltage Transformer,CVT),俗称压变,是在变电站内重要的电气设备,将高电压转换为电压,为站内保护及控制装置提供可靠稳定数据。正因其设备需要在外部比较复杂环境下稳定可靠运行,在新扩建等相关工程中选取应用。

长期在复杂的外部环境下运行,难免会出现由于结构、质量、环境等因素,CVT二次回路电压异常或者故障。主要涉及电容单元短路击穿、过热缺陷、端子虚接等故障。本文选取变电站内220 kV 线路压变中在接地和末屏两处端子相连接的虚接线故障放电,并依据现场实际现象、数据测试等方面分析故障原因,并基于此提供建议措施。

2018 年11 月21 日对220 kV 变电站巡视时,发现某220 kV 线路间隔的线路压变存在异响,随后停电进行全面检查,检查发现压变N 端与接地桩连接的短接线靠近N 端侧接头存在脱落状况,如图1 所示故障的实际展现。由图可知,该处故障处很明显放电灼烧痕迹。如图2 所示,可推断出该故障的发生是由于异常放电导致。

电容式电压互感器是以电容为主要分压测量装置。如图3 所示,由CVT 的电气原理可知,高压电气设备与高压电容C1 直接相连,其中起分压作用的为中压电容C2,中压电容与中压变压器T 相连输入电压。一般而言,线 高于中压变电器T 的一次侧。在理论情况下,中压电容C2 等于T 的输入电压。计算为:

在上式(1)中,分压系数设为k,中间电压变压器的实际变比来决定该分压系数的参数,所以式(1)分压系数由图3 中两电容容量大小来定。

日常工程中,比较常见的电容式电压互感器参数如表1 所示。分析表中参数可知,不同类型的电压互感器具有一样的参数,分压电容数据的不同主要由额定负荷大小来定。因此,研究分析某种电压互感器的N 点虚接甚至悬浮放电的相关机理,能够具有一定的参考性。

通过对电容式电压互感器的研判分析可知,正常运行二次接线末屏N 端与接地端子接地,但由于接地短接线两头有黑色热缩套包裹,内部压接未全面压紧压实,冷压头压接不紧部位开始放电,对热缩套进行烧融,待冷压头脱开后,接地鼻子与接地线间隙距离超过了放电间隙距离,放电位置从短接线冷压头位置转移到放电间隙位置,放电形成异响。

电压互感器是站内的重要电气设备,为系统可靠运行提供基础,并在变电站可研设计阶段、基建验收、消缺阶段、日常运维中全过程各尽其职。在日常电压互感器投产、电压互感器末端容性接口装置拆除、绝缘热套管等过程中,针对于电压互感器的验收运行维护,需加强技术和制度相关预防措施。

1)运维检修人员可以结合日常停电工作,认真排查压变二次回路中接线是否正确,是否存在虚接、脱落的现象。

2)严肃三级验收制度,充分发挥设备主人职责,严格按照检修方案做好现场作业监管验收。严肃施工前交底流程,确保施工人员熟悉各项安全措施及标准工艺。

3)在日常运维过程中,应加强压变的重点巡视,并针对于压变充油检查有无渗漏情况,并开展红外测温。带点检测等试验项目,对后台二次电压密切关注。

4)对问题的设备厂家约谈,要求严格把控质量关,避免出现软铜线虚接故障的存在,并质量过程把控,设备质量关键数据审核上报。

5)严格按照设备验收规定规范和《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》,在设备投运前,检查确认末屏N 端可靠接地,密封完好,防止水汽进入影响设备绝缘。

本文研究了变电站内线路压变故障,梳理压变工作原理和其设计的拓扑结构类型,并通过改变线路压变的二次回路接线方式,分析线路压变末端N端未可靠接地,导致悬浮放电事件发生。如不及时发现处理,会对系统可靠运行造成重要的安全隐患。通过对该故障实例的研究,并在运维检修工作中提出相关的防范措施。

[1] 张学友,穆靖宇,华超.一起容性电流互感器末屏接地断开故障的发现和分析[J].变压器,2016,53(02):67-68.

[3] 方磊,王雨薇,周能萍,等.220kV电容式电压互感器N点悬浮放电故障分析[J].电工电气,2019(10).

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