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检修电压互感器!一起220kV电容式电压互感器故障

导读:主要论述了检修电压互感器论文范文相关参考文献文献

验收35千伏电压互感器 视频 : 电压互感器 1、★220kV母线电容式电压互感器故障原因处理2、★电压互感器高压熔断器熔断原因3、★几起电容式电压互感器二次电压输出异常的缺陷4、★35kV电压互感器烧毁事故防范措施

(1.国网福建省电力有限公司三明供电公司,福建三明 365000;2.国网福建省电力有限公司电力科学研究院,福建福州 350000;3.福建和盛高科技产业有限公司,福建福州 350000)

摘 要:电容式电压互感器(CVT)广泛用于电压和功率测量、电能计量、继电保护等方面,是变电站中重要设备之一,但由于其特殊的绝缘结构,使得诊断变得更加复杂.结合一起在状态检修体系中发现220kV的CVT的故障案例,通过状态监测的几个手段,从发现问题到综合分析处理,反映了状态检修体系能有效的掌握电压互感器的运行状况,及时、准确地诊断出故障点,并提出了相应的预防事故措施,以和大家交流.

电压互感器检修规程:10KV油浸式电压互感器

关键词:电容式电压互感器(CVT);状态监测;状态检修;故障;电容量

0 引言

电容式电压互感器(CVT)广泛使用于110kV及以上的变电站,它是由串联电容器分压,再经电磁式互感器降压和隔离,作为表计、继电保护等的一种电压互感器,电压互感器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外,在经济和安全上还有很多优越之处.

电容式电压互感器是主要由电容分压器和中压变压器等电磁单元组成的具有独特结构的电气设备.电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成,电容分压可用作耦合电容器连接载波装置.中压变压器由装在密封油箱内的变压器、补偿电抗器、避雷器和阻尼装置组成,油箱顶部的空间充氮.一次绕组分为主绕组和微调绕组,一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器.由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振,因而用阻尼装置抑制谐振,阻尼装置由电阻和电抗器组成,跨接在二次绕组上.由于CVT是全密封的设备,除发生渗漏油、异常声响等较易发现,其他故障一般不易发现,因此,需要有效的监测手段和监控体系对CVT运行进行过程监控和提取发现可能会出现的故障问题.

目前输变电设备状态检修体系已经在国网福建省电力有限公司三明供电公司得到比较好的应用,也多次提前发现高压电气设备的潜伏性故障,产生了很大的经济效益和社会效益;本文介绍了一次在状态检修体系中发现的电容式电压互感器故障的处理过程,采用了各类状态监测手段进行对电容式电压互感器进行监测,从发现问题到综合分析处理,反映了状态检修体系能有效的了解电容式电压互感器的运行状况,及时、准确地诊断出故障点,通过状态评价,给出风险预测,提出处理措施,最终完成对设备的过程管理.

1. 福建省状态检修体系运行情况

2009年起,国网福建省电力有限公司三明供电公司参照国家电网公司下发输变电设备状态检修管理与技术文件,根据《福建省电力公司输变电设备状态检修工作管理规定细则》,提出状态检修“七环节”流程要求(主要包括:设备信息收集、设备状态评价、风险评估、检修策略、检修计划、检修实施及绩效评估)进行全局同步规范推进输变电设备状态检修技术研究成果推广应用,研究制定线路、变压器、断路器等、SF6全封闭组合电器、隔离开关、互感器、耦合电容器、避雷器、电缆等设备的状态评价、检修导则及《输变电设备状态检修试验规程实施细则》等二十余项技术标准、管理制度、实施细则和考核办法,完善了状态检修必备的管理制度,基本做到了各项工作有章可循,检查有标准,考核有依据.按照国网公司有关状态评价、检修导则要求优化升级现有的电网生产管理系统及变电设备状态检修辅助决策系统,逐步开展110kV及以上各类单一输变电设备状态评价及检修策略制订工作.

在电气设备在线监测系统和电网生产管理系统两大平台上优化升级输变电设备状态检修辅助决策模块,即状态检修支持系统,形成有效的“2+1”生产管理信息平台,形成比较完善的状态检修系统.能根据相关输变电设备状态检修导则、试验规程,对设备的台账、运行巡视、缺陷状况、例行试验、诊断性试验、带电测试、在线监测等数据、信息进行建模、抽取分析,实现了设备状态根据导则自动判断与人工评估功能,其流程为:选择数据获取→数据处理→监测预警→状态评价→状态诊断→预测评估→风险评价→决策建议→维修计划,可全面开展110kV及以上各类单台输变电设备状态评价及检修策略制订工作,极大提高工作效率.

通过开展“2+1”状态检修工作,可以及时发现存在问题的具体设备,有针对性的对部分有问题的设备提供检修策略,提高检修工作的针对性和时效性,减少了设备停电,降低了供电负荷的压力,主设备供电可靠性指标持续上升,节省了检修费用,延长了停电检修周期,而这些经过状态评估的设备并没有因延长了检修周期而提高故障率.

2. 故障发现分析与处理

2013年1月3日,三明电业局220kV富兴变220kVⅠ母线PT、BL停电检修,2013年1月4日220kVⅠ母线由检修转运行之后,在线监测系统监测到220kVⅠ母线三相电压分别为132.5kV、135.08kV、131.09kV,三相对比,B相电压相对其他两相偏高约2.5%,同时在线监测的三相末屏泄漏电流分别为412.5mA、425.6mA、416.1mA,三相对比B相末屏泄漏电流相对其他两相偏高13.1mA,约3.2%.而在停电检修之前220kVⅠ母线电压与220kVⅠ母线CVT的末屏泄漏电流、电容量均正常,末屏泄漏电流分别为415.2mA、418.5mA、416.4mA,三相电压分别为132.85kV、133.0kV、131.57kV,在线监测系统显示B相CVT二次电压增加约2.5%,整台CVT的泄漏电流增加约3.2%,C相介质损耗因素增大了约1.93%.

图1为2012年12月至2013年4月母线电压的趋势图,从母线CVT的二次电压趋势图可以看出,B相电压在检修转为运行后突然增大,说明C相CVT的绝缘出现了问题.而且该段母线的母综自后台电压显示UA:131.7kV、UB:134.4kV、UC:131.8kV,现场用数字万用表测量二次侧电压为:UA:59.88V、UB:61.2V、UC:59.94V,一次值B相比其它相高约2.5kV,二次侧B相电压比其它相高约1.3V,经现场检测后发现1a1n、2a2n、dadn三个绕组的现象相同.

依照福建省电力有限公司生变[2008]50号《福建省电力有限公司电容式电压互感器和耦合电容器状态评价导则》,在状态检修辅助决策系统的评价中,该电压互感器为一次分压单元故障,评价状态量的劣化程度为Ⅲ级,电压互感器各状态量扣分达到“异常状态”;同时根据状态检修辅助决策系统的预测评估模块(见图2)和风险评估模块(见图3)的评估,该电压互感器预测评估结果分值不高(指该设备的未来健康状态和剩余寿命等),且风险值较大,建议技改.之后经专家组审议和领导小组批准更换整台CVT,申请将该台CVT紧急退出运行.

3. 解体检查情况

该台CVT型号为TYD4220/-0.01H,2010年10月某互感器厂家生产,2011年3月份投入运行.初步检查220kVⅠ母线CVT外观无异常,进行试验,通过电容量及介损试验试验,发现高压电容器C11(上节)电容量变大4.97%,初步分析为高压电容器C11(上节)有部分电容元件击穿,造成高压电容器C11(上节)电容值比出厂值增大1000pF,使分压比值偏小,中压电容器两端(中间变高压侧)电压偏高约0.41kV(计算值:20.04-19.63=0.41kV),二次侧输出电压也同时偏高.同时高压电容器C12介损值严重超标,可能存在引线问题.需解体查明原因.表1为CVT离线测量数据.

异型铁芯 开口铁芯 C型铁芯 电流互感器铁芯 电压互感器铁芯 视频时长:00:13 异型铁芯 开口铁芯 C型铁芯 电流互感器铁芯 电压互感器铁芯 播放:10269次 评论:9077人

解体检查电磁单元正常,电容元件外观正常,把分压器解体,把油放完、把芯子从套管中取出分压器芯子见图4,对分压器每个元件进行2.15kV的直流耐压试验,发现从上往下数第26、30、36、38只共4只上节元件被击穿.根据故障设备的解剖情况,造成电容电压互感器损坏的原因是:元件铜引出片制作过程中,边缘清理不干净,造成毛刺残留,局部场强集中,低能放电,致使局部绝缘油及介质逐渐老化,最终导致元件击穿.查看现在正在运行的同结构的CVT记录,均未发现因引出片毛刺原因而击穿的反馈,综上所述,本台故障设备的元件击穿是个别元件的质量偶然性所致,没有明显的制造质量缺陷.

4. 情况分析

在线监测通过二次电压、末屏泄漏电流、电容的变化能够准确、及时的发现此次故障,能有效的防止故障的扩大,通过在线监测数据发现问题后,对CVT进行了预试,在线监测数据分析的结果与设备解体检查的情况相一致,验证了在线监测结果的可靠性,结合电压情况,还可以初步断定故障原因,实现了在线监测数据的对设备的故障诊断.

在此次案例中,主要情况是在线监测的电压、末屏泄漏电流和电容量明显变化,由此对该情况从设备的在线监测原理以及基本结构进行分析,以明确情况发生的原因,准确的判断设备的绝缘状况.为此,本文将对CVT在线监测的电路进行分析以及CVT的结构进行分析验证在线监测的可靠性.

根据图5所示的电容式电压互感器(CVT)结构原理图,电容分压器、电抗器、中间变压器和阻尼电阻等结构组成了CVT,由其工作原理可知,分压电容器C2和油箱电磁单元正常状态下,承受的额定电压为13kV,而整台电容式电压互感器承受的电压为500kV;现展开分析:如电磁单元部分对地发生短接,二次将失去电压输出;但是如果电容分压器部分存在缺陷,缺陷部分将承受较低的电压,其它部分承受的电压升高,会造成整台设备运行异常;有二次电压输出但不是正常值,设备会有异音发出或损坏;如果电磁单元的变压器一次端断线,电压将不能正常传递,二次失去电压输出;若C2的电容量变大,二次电压输出且会降低.

根据以上CVT的结构原理及以往的运行经验,其有可能的故障原因如下:

(1)如果是二次电压波动,一般为二次连接松动,分压器低压端子未接地或未接载波线圈;如果阻尼器是速饱和电抗器,则有可能是参数配合不当;

(2)如果是二次电压低,一般为二次连接不良,电磁单元故障或电容单元C2损坏;

(3)如果是二次电压高,一般为电容单元C1损坏,分压电容接地端未接地;

(4)如果是电磁单元油位过高,一般为下节电容单元漏油或电磁单元进水;

(5)如果是投运时有异音,一般为电磁单元中电抗器或中压变阻器螺栓松动.

综上所述,通过分析案例中的问题,可得知若在线监测CVT的电压、末屏泄漏电流和电容量显著变化,可初步判断为设备存在部分电容单元短路故障,存在安全隐患.

5. 预防措施

(1)在运行中加强对CVT的二次电压监视是很有必要的,若监测到三相电压不平衡超过3%,同时比较其它绕组的电压,如果变化趋势一致,则应上报缺陷,同时监测CVT的电容量与初值相比的变化率,若变化率超过5%,则应停电将其退出运行.

(2)状态监测体系中,在线监测是很重要的一个监控环节,通过有效的在线监测CVT的末屏泄漏电流、电容量与介质损耗因素,实时根据指标的变化情况和趋势,与同母线同相同类型的设备相对比较后,若在一定时期内仍不断增大,则说明设备绝缘存在问题.

(3)在实际运行过程中,通常有绝缘缺陷的部分发热量会增大,通过红外测温的手段,监测设备的温度变化,可配合在线监测的故障诊断,因此加强对CVT运行发热情况的监测能有效预防事故的发生.

6. 结语

由于电容式电压互感器本身的结构特点,现行产品电磁单元变压器的一次联结点在瓷套内部,不可拆卸,在预防性试验和故障分析时,无法直接对电磁单元的特性和绝缘状态进行分析检测.本案例反映了当CVT的电容分压器存在短路故障,在线监测的末屏泄漏电流、电容量与介质损耗因数明显变化时,可利用电容量的变化率结合CVT的二次电压曲线,结合三相变化综合判断,可分析出CVT的绝缘缺陷,分析的结果验证了在线监测数据的可行性和状态检修体系的有效性.

状态检修体系通过各种的状态监测手段,可以有效地了解电容式电压互感器的运行状况,及时、准确地诊断出故障点,同时通过状态评价,给出风险预测,提出处理措施,可以有效地防止类似故障的发生,最终完成对设备的过程管理.

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作者简介:林剑(1974~),男,工程师,本科,研究方向为电力设备在线监测技术;陈永华(1965~),男,高级技师,大专,从事变电一次设备检修、维护工作;陈敏维(1986~),女,工程师,硕士,从事电力设备在线监测与故障诊断技术工作.

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