35kV電容式電壓互感器故障分析及對(duì)策

1、35kv電容式電壓互感器故障分析及對(duì)策an analysis of 35kv cvt sfaults and the maintenance countermeasure 余鵬 張海榮(太原供電局 山西太原 030012)摘要 本文就35kv電容式電壓互感器（cvt）故障原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對(duì)此類型電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部元件存在的問題結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行情況提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。abstract the thesis analyses the reason of the 35kv cvt s fault .also the solution of the apparatus problem i

2、s discussed .關(guān)鍵詞 cvt 過電壓 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 飽和kye words cvt (capacitor voltage transformer) overvolatage non neutral earthing system saturation 0 前言35kv電壓互感器多用電磁式電壓互感器，缺點(diǎn)是容易造成合空母線時(shí)的系統(tǒng)諧振以及電壓互感器鐵芯飽和過電壓。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了35kv電容式電壓互感器，該型式互感器的使用減少了系統(tǒng)諧振過電壓的機(jī)率，避免了一次或二次附加裝消諧裝置的工作。但同時(shí)也出現(xiàn)了諸如自身諧振以及一次熔斷器配合困難的其他問題，1 故障經(jīng)過2002年6

3、月該型式的電容式電壓互感器投運(yùn)后，不到半個(gè)月就發(fā)生a相燒損事故，更換后，a相、b相又相繼燒損。根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行記錄和氣侯條件，曾有雷電活動(dòng)，在此期間，伴隨有嚴(yán)重的兩相電壓升高和一相電壓降低的情況，兩相電壓由20.21kv升到40kv，另一相降至3kv。故障后對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了高壓試驗(yàn)，介損和絕緣電阻未發(fā)現(xiàn)問題，空載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一次繞組存在匝間短路，二次注入電流數(shù)據(jù)如下：型式：tyd35/-0.02mf型號(hào)：owf35/-0.02dhc1：0.060895mf c2：0.0312mf空載試驗(yàn)i(a)u(v)a1x1155a2x2155afxf151.5色譜數(shù)據(jù)h2coch4co2c2h4c2h2總烴35.

4、369.77.1842.616.23.426.7分析認(rèn)為，該設(shè)備存在中等熱故障。該設(shè)備的電路原理圖如下所示。繼續(xù)拆解，發(fā)現(xiàn)z中的阻尼電阻燒斷，與補(bǔ)償電抗器并聯(lián)的避雷器已擊穿。內(nèi)部pt的一次繞組內(nèi)側(cè)所有絕緣材料全部燒焦炭化。繞組本身的漆包線的漆膜被烤掉，但繞組本身未發(fā)現(xiàn)變形、熔斷、及局部過熱現(xiàn)象。整個(gè)線包在解體過程中排列仍然整齊。屬熱擊穿。說明一次繞組中存在短時(shí)大電流。由于油箱體積小，散熱不良，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，溫度急劇升高，將絕緣燒損。避雷器擊穿說明該設(shè)備長(zhǎng)期受過電壓作用而導(dǎo)致?lián)舸?。阻尼電阻z的電阻被繞斷，說明該阻尼回路長(zhǎng)時(shí)間在1/3次諧波下發(fā)生諧振（1/3次工頻諧振頻率是廠家設(shè)計(jì)值，目的是防止該

5、pt飽和時(shí)出現(xiàn)的過電壓），阻尼電阻頻繁導(dǎo)通燒損。我國(guó)35kv系統(tǒng)是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。在不投入消弧線圈的運(yùn)行方式下，易發(fā)生由于單相接地造成的系統(tǒng)過電壓，尤其是弧光接地過電壓。這樣就會(huì)出現(xiàn)兩相電壓升高、一相電壓降低的現(xiàn)象。這種過電壓的幅值最高在2個(gè)周波內(nèi)達(dá)到3.5倍額定電壓。嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)值（該產(chǎn)品的工頻耐壓出廠試驗(yàn)值為1.9倍額定電壓）。而且內(nèi)部pt采用速飽和特性鐵芯，在此電壓作用下出現(xiàn)飽和，產(chǎn)生1/3次諧波，導(dǎo)致自身諧振。阻尼電阻起作用以消諧。但頻繁的接地（雷雨季節(jié)易由于刮風(fēng)、雷擊等造成接地）會(huì)使阻尼電阻長(zhǎng)期消諧而最終發(fā)熱燒斷（該阻尼電阻阻值9歐，功率50瓦）。失去阻尼后，再出現(xiàn)過電壓，避雷器就

6、會(huì)動(dòng)作，并很快擊穿而失效。此時(shí)一次電流迅速增大，而且幅值很高。產(chǎn)生大量熱量。累積效應(yīng)使絕緣材料的溫度不斷增加，最終熱擊穿。2 對(duì)策通過對(duì)該設(shè)備解體和事故分析，認(rèn)為該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)存在以下缺陷：2.1 c1、c2兩個(gè)電容器的分壓比不合理。該產(chǎn)品使用的內(nèi)部pt是定型產(chǎn)品，與110kv電容式電壓互感器中的內(nèi)部pt相同，變比為13kv/100v，110kv的c1分壓大，c2分壓小。而35kv正相反，c1分壓小，c2分壓大。110kv系統(tǒng)屬中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。單相接地后作用于掉閘，35kv系統(tǒng)是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。單相接地后，仍能運(yùn)行2小時(shí)。而且易出現(xiàn)弧光接地過電壓使內(nèi)部pt的電壓隨之升高。2.2 該產(chǎn)品內(nèi)部

7、pt的速飽和特性易在電壓升高時(shí)磁路飽和，出現(xiàn)分次諧波和大電流。2.3 阻尼電阻功率較小，相當(dāng)于一個(gè)燈泡，這相的阻尼效果只能起短時(shí)間起作用。長(zhǎng)期阻尼會(huì)發(fā)熱燒壞。3 采取措施：3.1 改變c1、c2的分壓比，降低內(nèi)部pt的一次額定電壓。3.2 改善內(nèi)部pt空載特性，降低磁密至0.6t以下。3.3 增大阻尼電阻功率?，F(xiàn)場(chǎng)可采取臨時(shí)措施在二次串入阻尼電阻，以增強(qiáng)阻尼效果。同時(shí)跟蹤油色譜。發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施處理。3.4 在設(shè)計(jì)、選型和招標(biāo)中，對(duì)于35kv電容式電壓互感器的使用要采取謹(jǐn)慎態(tài)度，綜合考慮各種因素。電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定：“接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時(shí)，應(yīng)

8、盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。”并未要求35kv系統(tǒng)使用電容式電壓互感器。同時(shí)對(duì)電容式電壓互感器的鐵磁諧振特性和防諧措施也有要求：“在一次電壓或二次電流劇變時(shí)，將產(chǎn)生暫態(tài)過程和非工頻鐵磁諧振，因此要求制造廠家應(yīng)采取抑制措施（例如裝設(shè)諧振式阻尼器）保證鐵磁諧振特性滿足下列要求：在1.2倍額定電壓且負(fù)載為零時(shí),電壓互感器二次側(cè)短路后，又突然消失短路，其二次電壓峰值應(yīng)在額定頻率10個(gè)周波時(shí)間內(nèi)恢復(fù)則與正常值相差不大于10%的數(shù)值，而在1.5倍額定電壓，且在相同的短路條件下其二次電壓回路鐵磁諧振持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過2s?！眳⒖嘉墨I(xiàn)：1、水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣

9、一次部分）中國(guó)電力出版社2、武漢水利電力學(xué)院 過電壓及保護(hù)水利電力出版社作者簡(jiǎn)介：余鵬 1972年4月出生，碩士，工程師，從事絕緣監(jiān)督工作。聯(lián)系電話張海榮 1970年12月出生，碩士，講師，從事電力系統(tǒng)教學(xué)工作。 螞襖膈蕆蒅螀芇膆蝕蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蟻羆肁莃蒄袂肀蒅蠆螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂羋薅螇膁蒀螁螃膀薃蚃肂膀節(jié)蒆羈腿莄螞襖膈蕆蒅螀芇膆蝕蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蟻羆肁莃蒄袂肀蒅蠆螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肆芁蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螂袂膂羋薅螇膁蒀螁螃膀薃蚃肂膀節(jié)蒆羈腿莄螞襖膈蕆蒅螀芇膆蝕蚆芆艿蒃羅芅莁蚈袁芄薃蒁袇芄芃螇螃芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇芁薀薈袃莀芀螃蝿羇莂薆蚅羆蒄螁肄羅芄薄羀羄莆袀袆羃葿蚃螂羂薁蒅肀羂芀蟻羆肁莃蒄袂肀蒅蠆螈聿膅蒂蚄肈莇蚇肅肇葿薀罿肆薂