電容式電壓互感器故障分析處理

tags: 電壓互感器    時間:2014-03-12 02:48:00
電容式電壓互感器故障分析處理簡介
電容式電壓互感器在電力系統中的應用非常廣泛,但象這次因螺栓脫落而造成故障的情況卻是十分罕見的。對電力設備製造廠家來說,在出廠產品中若萬分之一有問題……
電容式電壓互感器故障分析處理正文

    摘要:電容式電壓互感器在電力系統中的應用非常廣泛,但象這次因螺栓脫落而造成故障的情況卻是十分罕見的。對電力設備製造廠家來說,在出廠產品中若萬分之一有問題,對設備用戶來說就是百分之百的故障隱患。
關鍵詞:電容式?電壓互感器?故障分析處理
2001年3月中旬,我局繼電保護人員在對110kV金原變電站新安裝設備電源自動投入(以下簡稱BZT)裝置進行投運前檢查時,發現備用電源側無電壓。因為這個電壓是通過安裝在備用電源線路側的電容式電壓互感器(以下簡稱CVT)而引入的,於是繼電保護和高壓試驗人員對CVT及其二次迴路進行了一系列的檢查試驗,結果發現該CVT電磁單元燒損的嚴重故障,檢修人員及時對其進行了更換,避免了一起設備事故的發生。
1設備故障發現經過
我局金原變電站有兩條110kV電源線路,正常運行時,一條主供一條CVT備用。為了在主供線路發生永久性故障時能快速合上備用線路開關,110kV系統裝設了BZT裝置。如圖1所示,BZT裝置接入金原110kV南北兩段母線電壓和兩條線路側電壓,通過裝置的切換把手,可以分別將每條線路轉換為主供線路或備用線路,並把相應母線電壓、線路電壓和二次迴路做相應的切換。正常運行方式下,紫金線為主供電源,T金線備用,這時將金原110kV北母線電壓和T金2線路側電壓切入BZT裝置,北母線電壓反映主供電源工作狀態,T金2線路側電壓反映備用電源是否正常,能否起到備用作用。?
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這套BZT裝置是2000年12月份安裝的。今年3月中旬,繼電保護人員對裝置進行投運前檢查。工作人員在裝置屏後端子排上測量了兩段母線電壓和紫金線路側電壓,正常:當測量備用電源T金2線路側CVT的二次電壓時,沒有電壓。當時工作人員認為線路沒帶電,就將此事擱下,而只對裝置本身進行了檢驗。因那時全站設備要進行定期高壓試驗,只有將備用線路投入運行,主供線路設備才能停下作試驗。運行人員同調度聯繫后將T金線投運帶全站負荷,紫金線停運。這時繼電保護人員確知T金線有電,便再次在BZT裝置屏上測其線路側電壓,仍舊沒有。CVT二次保險,沒有爆;拆了迴路核對線芯,沒有問題;拔下二次保險,直接在二次出線端子上測量,還是沒有電壓。繼電保護人員這才意識到可能是CVT內部出了故障。所以在很快對紫金線設備做完高壓試驗后,將紫金線投入運行,安排T金線停電,拆除其線路側CVT的一次引線進行試驗。
這台電容式電壓互感器的型號是是2000年12月份才投入運行時,CVT的電氣原理如圖2所示。高壓試驗人員先測試了CVT的高壓電容C1、中壓電容C2以及總電容量,再試驗了介質損耗,與設備出廠時和投運前的試驗數據相比變化不大,說明電容分壓器單元沒有問題。?
為查清CVT的電磁單元有什麼問題,試驗人員先用萬用表的電阻檔測中壓互感器的一次線圈電阻,其阻值為500多歐姆;然後在中壓互感器的一次線圈上加交流電壓,測二次電壓的值,當一次電壓升高時二次電壓不僅不升反而下降;最後在中壓互感器二次側的da、dn線圈上加交流電壓,用靜電電壓表測一次電壓的值,電壓均為零。根據這些試驗情況和數據,試驗人員初步判斷電磁單元內部可能有短路。因沒有更為詳細的關於這些型號CVT的技術和試驗數據,所以當時無法判定具體的故障。鑒於設備要儘快投運(該站載波通訊的結合濾波器接在這台CVT下),檢修人員就將這台CVT拆下,我局物資公司通知設備廠家在鄭州的辦事處,第二天就送來一台新的電容式電壓互感器。
新CVT與原來的型號一樣,只是電磁單元的結構稍有不同。有這台新CVT作參考,工作人員又對拆下的CVT電磁單元的線圈直流電阻和在二次側加壓重做了試驗,對比試驗數據如表1所示。這些數據表明,T金線路側電容式電壓互感器電磁單元的中壓互感器一次繞組發生了短路。於是,工作人員很快對新CVT進行了試驗和安裝,及時投入了運行,並將舊CVT運回局裡準備解剖檢查。?
2?CVT解體檢查和故障原因分析
2001年4月,我局專業技術人員和CVT廠家人員一起,對拆下的CVT進行了解體檢查。當工作人員用扳手擰松電磁單元油箱法蘭的幾顆螺栓后,刺鼻和刺眼的油氣從法蘭縫隙朝外噴出,明顯感到內部聚有很大壓力。拆完一圈螺栓,用天車將電容器單元稍微吊離下節油箱,在取下中間電壓端子A′和中壓電容C2下端接線端子δ與電磁單元之間的引線時,發現固定中壓電容C2下端接線端子δ的4隻螺栓少了一隻,因油箱中的油較滿,也看不到這隻螺栓掉到了哪裡。工作人員用器具把油箱中的油慢慢抽出,當油麵低於中壓互感器的接線板時,人們終於看清了,掉下的螺栓落在了中壓互感器一次繞組抽頭的幾個接線柱中間。在螺栓與接線柱接觸的地方,發現有輕微的短路熔焊痕迹。油箱中的油已經失去了其應有的淡黃色,而變成了象醬油一樣的黑褐色。在往外抽油的過程中,油中不斷有氣體逸出,油中泛起黑褐色的泡沫。當油被全部抽完后,人們看到了中壓互感器的鐵芯已經燒得沒有了硅鋼片特有的光澤,最外層的硅鋼片已被燒變了形,中間鼓起來了。中壓互感器繞組外麵包的白布帶已被燒成黑炭質,用手一扣就有渣子掉下來。油箱內壁沾滿了含有炭質的油漬,用手一摸全是黑。為了拆掉補償電抗器的引線,工作人員將出線端子盒上方的蓋板拆開,發現這個蓋板因內部壓力太大已經鼓肚。至此,CVT的故障已經十分清楚,那就是中壓互感器一次線圈燒損。既是這樣,我們還是讓油務人員取了油樣,進行了油色譜分析。分析結果:除乙炔為零值外,總烴和氫氣均大大超過注意值;經計算三比值為020,故障類型是低溫過熱(150~300℃),這進一步印證了故障的情況。根據對CVT解體檢查所發現的情況,我局技術人員和設備廠家人員一致認為,造成中間單元燒損的原因是,固定中壓電容C2下端的一隻螺栓掉入中壓互感器一次繞組的接線柱叢中,使一次繞組部分線匝被短接,其交流阻抗減小,一次電流超過額定值,造成一次繞組燒毀。但螺栓造成的短路不是太嚴重,或者說被螺栓短接的匝數並不多,因為如果短路嚴重,短路電流所產生的熱將在短時間內使變壓器油分解出大量氣體,這有可能造成下節油箱爆炸,或使高壓電容C1兩端所加電壓太高而使其爆炸。至於這隻螺栓為什麼會在運行中脫落,我們認為,這是該設備在安裝時未緊固好,工序間檢查時也未發現。設備運行后,它位於中壓互感器的交變電磁場中,在交變電磁場的作用下不斷振動、轉動和向下移位,以至於最後脫落,造成中間互感器一次繞組短路。所幸的是,在這次對繼電保護自動裝置檢驗中,發現了這個問題,並及時進行了更換,防止了更為嚴重的設備事故發生。?來源:輸配電設備網?
3?經驗教訓
電容式電壓互感器在電力系統中的應用非常廣泛,但象這次因螺栓脫落而造成故障的情況卻是十分罕見的。對電力設備製造廠家來說,在出廠產品中若萬分之一有問題,對設備用戶來說就是百分之百的故障隱患。T金線路側的這隻CVT,幸虧發現及時,才未釀成更大的設備事故。因此,作為電力設備的生產廠家,安裝人員一定要加強責任心,質檢人員一定要把好驗收關,以確保每台產品的質量。
另一方面,拆下來的是那台CVT的電磁單元,從方便運行的角度考慮,在結構上也有一些不合理的地方需要改進。下節油箱沒有可觀察油色和油位的油標,運行人員看不到油的顏色和油麵;油箱沒有注油孔和油樣閥門,修試人員無法定期取油樣進行分析和重新加油。補償電抗器的低壓端XL與「地」不能斷開,給試驗造成麻煩。阻尼器為外裝式,因CVT出廠時是將電容分壓器、電磁單元和阻尼器配套調整誤差,阻尼器不能互換,這給CVT的存放、運輸、安裝和調試帶來不便,最好能用內置式阻尼器。這些問題希望電容式電壓互感器的製造廠家在今後進行產品設計時予以考慮。
設備廠家對CVT電磁單元的結構進行改進后,就會給設備的運行和維護提供方便。運行人員在巡視檢查時,通過油標可觀察油的狀態,若有問題可及早發現;試驗人員可利用油樣閥門定期或發現問題后取出油樣進行分析,及早發現CVT內部的潛伏性故障或確定故障性質。此外,若金原變電站的BZT裝置能早日投運,將備用線路的電壓經互感器接入裝置,那麼當互感器一出現故障,二次電壓一消失,BZT裝置就會報出「備用電壓消失」的光字牌,故障就能夠發現得更早。?

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