刘俊 王东东 朱旭
特变电工康嘉（沈阳）互感器有限责任公司 辽宁省 110144
摘要：对一起电压互感器故障原因进行分析，总结常见问题及相应的解决措施，以进一步减少因电压互感器故障引起的系统停电，重点对电容式电压互感器的中压套管的结构进行优化，改善因制造工艺粗糙造成的场强不均、易腐蚀、被击穿等情况，以提高电压互感器运行质量，提升电力系统供电能力。
关键词：330kv变电站；电压互感器；放电
我国高压电网的主要组成之一就是330kv变电站，变电站内常见设备有变压器、断路器、电流互感器及电压互感器等，其中电压互感器是变电站内起多重作用的电力设备，分为电磁式电压互感器和电容分压式电压互感器，主要有两个作用：类似于降压变压器，将一次侧的高电压转换为二次侧的低电压供测量仪表和保护装置监测用；将高压一次系统与低压二次回路隔离开来，防止作业人员受到伤害。电压互感器一旦发生故障就会导致保护装置失压误动运行断路器，造成大面积停电，甚至危及人身安全，因此要对电压互感器引起足够的重视。本文对一起330kv变电站电压互感器故障进行分析，并针对常见问题提出相应措施，以供专业人员参考。
一、设备概况及故障情况
一种330 kv变电所的电压互感器为叠装结构的电容式电压互感器，由电容分压器和电磁元件两部分组成，结构见图1。它的工作原理如图2所示，经串联电容分压后，再经电磁式互感器降压隔离，可以防止由互感器铁心饱和引起铁磁谐振，同时比较经济和安全。
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某年，该330kv变电站监控后台出现告警信息，显示某线路ＰＴ断线。对该故障线路的两套保护装置进行检查，确认装置ＰＴ断线、运行异常指示灯亮且告警无法复归；三相一次电压测量值分别为0．7、207、20６kv，端子排电压空开及电压端子均无压。
目前电力系统中110kV及以上电压等级多采用电容式电压互感器(capacitorvoltagetransformer，CVT)。CVT在正常运行时接近空载，其温升一般并不明显，一旦出现较大温升，说明该设备出现了较大的问题，需要立即处理。特别是当运行状态下的CVT二次线圈出现短路故障，将产生很大的短路电流，致使二次线圈异常发热甚至烧毁，严重时危及设备、系统及人身安全。因而在日常运维过程中，提高CVT试验数据准确性，对设备健康状态评价十分重要。
2故障原因分析
2．1检查测试
根据现场故障情况，初步判断故障设备为电容式电压互感器。将其拆下后对外观进行查看，瓷套没有破损，油箱密封完好未漏油，设备无发热现象。进行电容量测量、介损测试、电磁单元变比测试及直流电阻测试的过程中，发现电压互感器二次侧没有电压，导致电磁单元变比测试无法进行。经查，无论电压互感器在运行位置还是试验位置，测得的下部电容值及介损基本一致，说明在进入电磁单元前下部瓷套中压引下线就接地了。
2．2解体检测
为了进一步验证测试过程中发现的问题，对该电压互感器进行解体检测。首先对电磁单元与下部电容单元进行检查，打开法兰断开连接线，发现电磁单元油内无杂质，绝缘隔板没有放电痕迹，变压器铁芯没有发热现象，但油箱底部有发黑的碳化物质。单独对电磁单元进行变比测试，测试数据正确，排除电磁单元故障。其次对下部电容单元进行检查，油内无杂质，膨胀器没有破损痕迹，绝缘薄膜外观无异常，但中压套管底部有放电痕迹，末屏瓷套管有发黑的碳化物质。最后进行中压套管及末屏套管检查，发现中压套管表面有不平整地方，末屏套管附着有黑色物质。结合中压套管底部的放电痕迹，怀疑是其放电后产生碳化物质附着在末屏套管上。对中压套管击穿部位与外壳进行绝缘测试，测试结果为零。对末屏套管与外壳进行绝缘测试，测试结果良好。
2．3原因分析
结合外观检查测试及解体检测，确认该线路ＰＴ断线原因是线路上的电容式电压互感器中压套管在制造过程中工艺不满足要求，内部存有气泡导致绝缘不良，长期运行过程中造成中压套管被击穿与外壳接地导致放电。3常见问题及解决措施随着电力系统的不断发展，各类设备不断应用在变电站中，功能越来越完善，但出现问题的概率也逐步增多。电压互感器是变电站最常见的设备，其常见问题占比较大，因此需引起足够重视，制定相应解决措施保证设备正常运行。
（1）对于设备本身质量不达标，设计、制造工艺、用材不符合要求，造成绝缘故障、老化加快等的问题，在批量购买设备时严格把关，对批次设备进行全检或抽检，严格把控产品质量，筛选达到检测标准的产品；设备运行过程中，加强定期运维。
（2）对于内部ＳＦ６气体含水量不满足要求的问题，定期检测电压互感器内部ＳＦ６气体含水量，加强监测。
（3）对于电容部分绝缘被击穿，丧失降压功能的问题，使用铝箔折边技术降低周边环境场强，尽量避免被击穿；增加告警装置，只要发出警告就及时处理。
（４）对于设备过热，烧毁部分部件的问题，采用实时在线监测技术，发现问题及时处理。针对本次故障中发现的电容式电压互感器中压套管被击穿问题，提出电容式电压互感器中压套管的优选结构，以改善中压套管因制作工艺粗糙导致的场强分布不均、易被击穿的问题。该优选结构如图５所示，包括套管本体、法兰面和均压球。套管本体内腔设置有中压导电杆，中压导电杆底部延伸至套管本体内腔底部，顶端延伸至套管本体顶端外侧；套管本体中间部位设置有法兰面，法兰面底部设置有均压球，均压球套设于套管本体外侧。使用时，中压导电杆的顶端用来连接电压互感器中电容分压器的中压出线，底部用来连接电压互感器中的电磁单元。套管本体底部中间设置的孔作为油道，用中压导电杆底部的圆台将套管本体内的密封垫圈紧压在套管本体的底部内壁上，起到密封油的作用，以防止电容分压器内的油进入电磁单元内，从而有效改善局部电场。
3运检措施
(1)积极开展?CVT设备在线监测工作和红外线检测工作，通过检查线路保护屏电压，结合红外检测判断?CVT是否属于原设备的缺陷。(2)当?CVT电容量和介损值与出厂值或历史值有明显的增长趋势时，应找出具体原因，并缩短检测周期，不合格的应尽快处理或更换。(3)油层色谱和微水测试能检测出?CVT存在潜伏性故障，结合高压测试能更准确地判断异常设备。(4)当?CVT油罐出现渗漏、电磁阀油位异常时，应及时检查，防止绝缘油泄漏造成一次设备故障。(5)发现电磁部件有异常发热或响声时，?CVT应退出运转，进行详细的测试、检查和处理。
４结语
330kv变电站在我国占比相对较少，但是一旦出现故障就会产生较大的影响，因此本文通过对某330kv变电站电容式电压互感器故障进行分析，找到了故障原因为电容式电压互感器中压套管被击穿与外壳接地。为防止常见故障的发生，提出相应解决措施：对产品质量把关，积极寻求实时在线技术，加强巡视维护工作；重点对中压套管提出一种优选结构，以改善局部电场、被击穿频次，减缓套管本体内部损坏腐蚀，保障电压互感器正常工作，防止保护装置因ＰＴ断线而误动运行断路器，减少故障时间，提高系统供电水平。
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