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故障答疑
浅析电压互感器的常见故障及应对手段
一、引言
电压互感器是众多行业中常用的仪器。电容式电压互感器是由电容分压器和电磁单元组成的具有独特结构的电器设备。它可兼顾电压互感器和电力线路载波祸合装置中的祸合电容器两种设备的功能。近几年,在电力系统中得到广泛应用,不仅在电力载波线路上使用,而且在母线和变压器出口上大量应用。
二、电磁单元变压器二次失压故障
(一)故障特征。某项500KV的电容式电压互感器在电网正常运行条件下发生故障,与之相关的保护误发信号,3个二次电压绕组全部无电压输出。该电容式电压互感器型式。
故障发生后,在运行状态下,电气试验人员分别直接对3个二次电压绕组进行输出电压测量,确认电压输出为零(正常状态分别为和100V。现场检查电容式电压互感器外观正常,也无异音现象。
(二)故障原因的判断分析。由电容式电压互感器工作原理我们知道,在正常状态下,分压电容器C2和油箱电磁单元所承受的额定电压为13KV,而整只电容式电压互感器承受的电压为KV;如电磁单元部分对地短接,不承受13KV的电压,二次将失去电压输出,对设备整相承受电压的能力影响较小。因此在能够承受系统正常电压的前提下,电容式电压互感器结合其结构特点,可以确定二次失去电压的原因与电容量的变化无关,第1-3节瓷套和第节瓷套中的口电容本身正常,故障原因可能为:电磁单元变压器一次引线断线或接地;分压电容器C2短路;和电磁单元中变压器并联的氧化锌避雷器击穿导通;各分压电容器之间的联结断线;油箱电磁单元烧坏、进水受潮等其它故障。
(三)解体检查与故障处理。在怀疑造成电磁单元变压器一次接地的原因可能是由并接的氧化锌避雷器击穿并导通引起的同时,我们准备好氧化锌避雷器和一些常规绝缘材料,将电容式电压互感器第4节瓷套和底座油箱单元解体检查。检查中发现电磁单元变压器至分压电容器之间的连线因过长而与箱壳碰接,并有明显的烧伤放电痕迹。分别测量电磁单元变压器和氧化锌避雷器的绝缘电阻均在10000MΩ以上。
(四)预防措施和改进建议。一是建议制造厂应改进设计,将电磁单元变压器的一次连接点A点通过小套管引出(目前已有部分产品采用),便于用户直接测量电磁单元的绝缘电阻、介质损耗因数和电容量等参数。二是将电磁单元变压器的接地连接点X点,引至二次接线盒,并通过绝缘性能良好的小套管接地,即可在试验时打开接地点,直接测量电磁单元变压器、氧化锌避雷器和电容分压器C2的绝缘性能。三是建议制造厂加强最下节瓷套和油箱电磁单元电气连接部分的绝缘强度,严格设计工艺,保持各连接线对地及器件之间的距离,必要时由裸导线更换为绝缘导线(或进行绝缘包扎)。四是运行单位加强维护管理,定期检查和试验。
三、电容分压器电容量变化故障
(一)故障特征。某组在220KV母线上使用的电容式电压互感器,在运行过程中发现其二次开三角电压异常升高,保护误发信号。该电容式电压互感器型号为TYD220/-0.0075H,其电容量分别为:C=7300pF,C1=8077pF,C2=75920pF。现场测量发现C相二次输出电压为56V,其余两相为59V,C相电压偏低,设备外观检查正常,也无异音。
(二)测量电容分析故障原因。使用QS1电桥测量电容量和介损,介损小于0.1%,故障相C1=8256pF,C2=75920pF,C=7320pF;非故障相1=8100pF,C2=76250pF,C=7320pF,故障相的电容量明显增大。按分压原理UA=Un×C1/C分析,故障相C1/C已分压比小于非故障相而故障相输出电压低的实际情况与测得电容量的变化规律是一致的。于是我们怀疑C相二次输出电压低的主要原因,应该是分压电容C2增大,改变了电容分压器的分压比引起的。C2增大的最可能原因是部分相互串联的电容元件击穿。
(三)解体检查分析。现场对电容式电压互感器解体,发现下节电容器由72个电容器元件组成,其中C2、C12分别由16个和56个电容器元件组成,上节电容器C1是由145个电容器元件组成。经测量,每个元件的正常电容量为11700pF,并发现C2和C12分别有2个元件击穿,其它元件也有不同程度损坏。互相串联的电容数量减少,必然导致电容量增大,这与电容量的测量结果是一致的。在此种情况下,我们只能更换损坏的电容单元。
(四)预防措施和改进建议。对运行中的电容式电压互感器二次电压即使仅有轻微变化都应该引起高度注意。停电试验时要将对电容元件电容量的测量值与历史数据和不同相间电容量进行比较。若电容量变化较大,就可判明有电容元件击穿或受潮的可能,即使低于《电力设备预防性试验规程》规定的5%,也应立即退出运行,以防止部分良好的串联电容元件因承受过高的电压而引起爆炸事故。

四、电磁单元受潮
(一)故障特征。某线路上的电容式电压互感器,型号为,在做预防性实验时发现电磁单元二次绕组绝缘电阻为0MΩ。从B点加压测量电容量和介损其值分别为2100pF和25%,上节电容器实验数据正常,初步判断认为电磁单元严重受潮。在运行中未发生事故的原因是电磁单元变压器承受的电压较低。
(二)解体检查情况。从电容分压器与电磁单元油箱连接处解体,发现所有连接螺栓松动,下节油箱箱沿处仍有积水存在,油箱内的变压器油浑浊,电磁单元变压器铁心表面有轻微锈迹。
(三)进水受潮原因分析。密封不良是导致进水的直接原因。从其结构我们知道,由于底部油箱是完全密封的,考虑到油具有热胀冷缩性质,通常在油箱上部留有5-10cm的空隙,以补偿因温度变化引起的变压器油的体积变化,防止油箱压力过高。
(四)故障处理。将电磁单元油箱拆回,排干受污染的电容器油,放人烘箱内,在100°C下连续干燥72h之后,对电磁单元进行电气试验。一次和二次绝缘电阻上升至1000MΩ和59MΩ,介损小于0.1%。更换电容器绝缘油后重新组装,电气试验项目全部合格,投入运行正常。
(五)防进水的措施和建议。一是在保证无渗漏油的前提下,注意电磁单元箱体的检修维护,定期校紧联结螺栓,检查密封胶垫的压紧程度、弹性和老化情况,必要时应设法更换。二是对运行时间较长的电容式电压互感器,建立定期大修制度,检查电磁单元各部件的绝缘状况,测试特性按变压器和避雷器的试验项目,更换绝缘油,更换老化的部件和密封胶垫。三是按以上2.5节提示的建议实施。
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