两起电容式电压互感器故障的分析处理

．６８．２０３２　蒿　期　电力电容器与无功补偿　Ｐｏｗｅｒ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ＆Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ＶｏＩ．３２　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２０１１　

两起电容式电压互感器故障的分析处理　

陈文大　，曹小龙　，曹小虎　，田奕清　，吴栋梁　

（１．甘肃武威供电公司，甘肃武威７３３０００；２．甘肃天水供电公司，甘肃天水７４１０２０；　３．甘肃天水超高压输变电公司，甘肃天水７４１０００）　

摘要：介绍了运行中碰到的电容式电压互感器低压端“６”断线和中间电磁单元故障，通过分　

析设备发生故障时所表现出的异常现象，运用在线监测、红外测温、电气试验、解体检查等诊断　方法查找故障原因和部位，经综合分析判断，准确地找到了故障原因和部位，成功处理了这２　

起不同性质的故障，并给出相应的建议性改进措施：指出在故障的处理过程中应综合采用各种　检测手段和方法确定故障原因和部位，科学合理地指导检修工作。　

关键词：电容式电压互感器（ＣＶＴ）；故障；在线监测；红外测温；电气试验；绝缘油试验　中图分类号：ＴＭ４５１　文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４－１７５７（２０１１）０５－００６８－０５　

Ｆａｉｌｕｒｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｔｗｏ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ＣＨＥＮ　Ｗｅｎ　ｄａ　，ＣＡＯ　Ｘｉａｏ—ｌｏｎｇ２，ＣＡＯ　Ｘｉａｏ—ｈｕ。，ＴＩＡＮ　Ｙｉ—ｑｉｎｇ　，ＷＵ　Ｄｏｎｇ—ｌｉａｎｇ　（１．Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　Ｗｕｗｅｉ　Ｃｉｔｙ，Ｗｕｗｅｉ　７３３０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　Ｔｉａｎｓｈｕｉ　Ｃｉｔｙ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ　７４１０２０，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｔｉａｎｓｈｕｉ　Ｅｘｔｒａ—ｈｉｇｈ　Ｔｅｎｓｉｏｎ　Ｃｏｎｖｅｙ　ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ　７４１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅｓ　ａｂｏｕｔ“６”ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｕｎｉｔ　ｏｆ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　

ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ　ｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ａｎｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｃｈ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｓ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｂｙ　ｗａｙ　ｏｆ　

ｏｎｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ．　Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ａｎｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｃｈ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｓ　ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｅ　ｔｗｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｆａｉｌｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ：ｉｎ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｖａｒｉＯＵＳ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　

ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｓｈａｌｌ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｔｏ　ｆｉｘ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ａｎｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｗｏｒｋ　ｂｅ　ｓｃｉ—　

ｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｉｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ（ＣＶＴ）；ｆａｉｌｕｒｅ；ｏｎｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｔｅｓｔ；ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ　ｏｉｌ　ｔｅｓｔ　

０　引言　

电容式电压互感器（ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓ－　

ｆｏｒｍｅｒｓ，ＣＶＴ）是将耦合电容器与电压互感器两者　

结合为一，供电压测量、功率测量、自动控制、继电　保护并兼作电力线载波电容之用的电力设备。它　不仅在电力载波线路上而且在母线和变压器出口　上也得到广泛应用，是电网中１种必不可少的设　

备［　］。２２０　ｋＶ的ＣＶＴ电气原理　刮如图１所示。　

电容分压器由高压耦合电容器Ｃ。和分压电容器　

ｃ：组成，电磁单元位于油箱内，由中间变压器Ｔ、　

补偿电抗器　、阻尼器ｚ组成，二次绕组端子ａ　、　

收稿日期：２０１１－０７－０１　作者简介：陈文大（１９７９一），男，工程师，主要从事变电技术管理工作。

　第５期　・运行维护与故障分析・　陈文大，等两起电容式电压互感器故障的分析处理　・６９・　

Ｘ。，ａ　、Ｘ　和ａ　、ｘ　，电容分压器低压端６、结合滤波　器．，及保护间隙Ｆ等位于端子箱内。电磁单元中　

的补偿电抗器　用来补偿电容分压器的容抗，阻　尼器ｚ用来阻尼ＣＶＴ内部的铁磁谐振。　

Ｔ　ｒ　ｔ———＿ｏ　ｘ　ｆ＿—＿’ｏ　ａ２　

Ｃ　ｌ　ｏ　Ｘｒ　

图１　２２０　ｋＶ　ＣＶＴ电气原理图　Ｆｉｇ．１　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｄｌａ￣ａｍ　ｏｆ２２０　ｋＶ　ＣＶＴ　

１两起ＣＶＴ故障　

结合我公司发生的两起ｃＶＴ设备故障，根据　

在线监测、红外测温、高压试验测试及绝缘油试验　

等方法综合分析，对故障作出了准确的分析判断，　

下面分别进行介绍。　１．１低压端“６”断线故障　

某变电站２２０　ｋＶ　２２１４　ＣＶＴ设备型号为ＴＹＤ　

一２２０／√３—０．００５Ｈ，１９８９年４月出厂，额定变比　

为２２０／４￣／０．１／４￣／ｏ．１　ｋＶ。１９９０年４月２８日投　

产运行。２００１年ｌＯ月，运行管理单位为该组　

ｃｖＴ安装了１套型号为ＧＤ一８的高电压全自动　

设备绝缘在线监测装置，可监测介质损耗、泄漏电　流、等值电容、母线电压等ＣＶＴ在线信息，能实现　

自动或手动监测上述各量及变化率，进行数据统　计和处理，打印其结果或变化曲线，进行绝缘情况　

的综合评判　Ｊ。　．　１．１．１故障的发现　

２００９年３月２５日运行人员发现２２１４　ＣＶＴ　Ｂ　

相在线监测装置采样波形异常，电流波形畸变为　

非正弦波且达不到其峰值，未测出测试数据；而　Ａ、Ｃ两相电压和电流波形是标准的正弦波，测试　

数据历史数据比较基本无变化。如图２～４所示。　

１．１．２测量流过ＣⅥ’接地线上的工作电流　１）理论计算值。按照经验计算公式　，＝　

ｔｏＣＵ＝２．ｔｒｆＣＵ（取ｆ＝５０　Ｈｚ；Ｃ＝５　０００　ｐＦ；　图２　２２１４　ＣＶＴ　Ｂ相在线监测数据　Ｆｉｇ．２　Ｏｎ－ｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｐｈａｓｅ　Ｂ　ｏｆ　２２１４　ＣＶＴ　

时间　图３　２２１４　ＣＶＴ　Ａ相在线监测数据　Ｆｉｇ．３　Ｏｎ－ｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｏｆｐｈａｓｅ　Ａ　ｏｆ２２１４’ＣＶＴ　

时间　图４　２２１４　ＣＶＴ　Ｃ相在线监测数据　Ｆｉｇ．４　Ｏｎ．１ｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｐｈａｓｅ　Ｃ　ｏｆ２２１４’ＣＶＴ　

Ｕ＝１．１５ＵＮ／４￣＝１．１５×２２ｏ／４￣一１４６　ｋＶ）估算出　

该组ＣＶＴ每相运行工作电流约为２２９　ｍＡ。　

‘２）在线监测装置显示值：Ａ相１９８．５０５　ｍＡ；Ｃ　

相１９８．５９９　ｍＡ；Ｂ相未测出。　

３）实测值。试验人员用钳型电流表测量各　相“８”端接地电流，Ａ相２０８　ｍＡ；Ｃ相２１０　ｍＡ；Ｂ　相仅为２８　ｍＡ。流过Ｂ相ＣＶＴ接地线上的工作　

电流测景值仅为正常值的１４％，综合理论计算、　在线监测显示值及波形、实测数据初步推断“艿”　

端可能存在接触不良甚至断线故障。　１．１．３红外测温　用Ｐ３０红外测温热像仪对２２１４　ＣＶＴ进行红　外热成像检测，热像如图５所示。检测结果显示　

Ｂ相ＣＶＴ底座热像异常，最高温度２３．４５℃，而　正常相相同部位的温度为２～３℃，红外检测结果　

远远超过规范　要求。　１．１．４电气试验　故障ＣＶＴ退出运行后依据规程　。。。对其进　

行介质损耗及电容量测试，

试验结果见表１。　・７０・　电力电容器与无功补偿　第３２卷　

图５　２２１４　ＣＶＴ红外热像图　Ｆｉｇ．５　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｔｈｅｒｍｏ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ２２１４　ＣＶＴ　表１　２２１４　ＣＶＴ试验数据　Ｔａｂ．１　Ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ｏｆ２２１４。ＣＶＴ　

１０　１０　３　９　７２４　０．Ｏ５　１２　１５０　０．０２　４８　８１０　０．０１　

１．１．５绝缘油试验　对该组ＣＶＴ电磁单元取油样进行色谱分析，　

Ａ、Ｃ相结果正常，Ｂ相结果超标见表２。　表２　２２１４　ＣＶＴ　Ｂ相绝缘油试验数据　Ｔａｂ．２　Ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｉｎｓｕｌａ￣ａｇ　ｏｉｌ　ｆｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ｂ　ｏｆ２２１４　ＣＶＴ　分析项目Ｈ２　ＣＯ　ＣＯ２　ＣＨ４　Ｃ２Ｈ４　Ｃ２Ｈ６　ＣｅＨ２总烃　组分浓度（　Ｌ／Ｌ）１３６　３６　４８　１７５　１８　４０　２　２３５　结论　三比值判断［“］：故障编号０２０。故障性质为：过热　

综合试验情况和油务色谱分析结果判断此台　ＣＶＴ可能存在引线接触不良，接头松动。　１．１．６现场解体检查　为彻底查清问题根源，我们同厂家技术人员共　同对故障ＣＶＴ进行了现场解体，现场解体检查发现　中压电容　下端引线与中间变压器上固定它的螺　

栓已经分开，其中螺栓还压着一些残留的断股铜丝，　即中压电容Ｃ２下端“６”接线端子与电磁单元之间的　引线已经脱离。脱离断线处有明显放电烧黑痕迹，　

经现场修复后投入运行，至今一切正常。　１．１．７　小结　根据对ＣＶＴ解体检查所发现的情况分析认　为，造成ｃ　介质损耗和电容量无法测出的原因　是：中压电容　下端接线端子“６”与电磁单元之　间的引线在固定螺栓处断股虚接。解体检查的结　

果印证了在线监测装置、带电测试接地电流、和红　外测温的数据。　

１）６端对地断线造成很大的接触电阻，引起　

局部过热，导致红外热像异常。　２）在线检测、带电测量ＣＶＴ接地线上的工作　

电流与红外测温检查结果是一致的。两者对发现　ＣＶＴ故障有一定的效果，说明在线监测和带电测　试可以弥补常规电气试验的不足，对常规电气试　

验是１种补充　。　１．２中间电磁单元故障　

２０１０年６月１６日某变电站运行人员在例行　

红外巡检（使用红外点温仪）时发现３５１４线路　ＣＶＴ（该线路仅在Ａ相装设１台ＣＶＴ型号为　

ＴＹＤ３５／￣／３—０．０１ＦＨ，２００１年１月出厂，２００５年６　

月投运）底座严重过热，温度达１１５　ｏＣ（环境温度　１８　ｃＩ＝），为验证测量结果改用Ｐ３０红外热像仪进　行对比测量，检测结果基本接近：温度１０９℃，如　

图６所示。现场检查该ＣＶＴ有异常响声。为查　找原因，运行单位决定一方面更换相应设备，另一