摘要：電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(shè)備制造廠家來說，在出廠產(chǎn)品中若萬分之一有問題，對設(shè)備用戶來說就是百分之百的故障隱患。

　　關(guān)鍵字：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(hù)人員在對110kV沈家寨變電站新安裝設(shè)備電源自動投入(以下簡稱BZT)裝置進(jìn)行投運(yùn)前檢查時，發(fā)現(xiàn)備用電源側(cè)無電壓。因?yàn)檫@個電壓是通過安裝在備用電源線路側(cè)的電容式電壓互感器(以下簡稱CVT)而引入的，于是繼電保護(hù)和高壓試驗(yàn)人員對CVT及其二次回路進(jìn)行了一系列的檢查試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該CVT電磁單元燒損的嚴(yán)重故障，檢修人員及時對其進(jìn)行了更換，避免了一起設(shè)備事故的發(fā)生。

　　1　設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)經(jīng)過

　　我局沈家寨變電站有兩條110kV電源線路，正常運(yùn)行時，一條主供一條CVT備用。為了在主供線路發(fā)生永久性故障時能快速合上備用線路開關(guān)，110kV系統(tǒng)裝設(shè)了BZT裝置。如圖1所示，BZT裝置接入沈家寨110kVI，II兩段母線電壓和兩條線路側(cè)電壓，通過裝置的切換把手，可以分別將每條線路轉(zhuǎn)換為主供線路或備用線路，并把相應(yīng)母線電壓、線路電壓和二次回路做相應(yīng)的切換。正常運(yùn)行方式下，沈二路為主供電源，沈一路備用，這時將沈家寨110Kv I母線電壓和沈一路線路側(cè)電壓切入BZT裝置，I母線電壓反映主供電源工作狀態(tài)，83開關(guān)線路側(cè)電壓反映備用電源是否正常，能否起到備用作用。

　　這套BZT裝置是2000年12月份安裝的。2001年3月中旬，繼電保護(hù)人員對裝置進(jìn)行投運(yùn)前檢查。工作人員在裝置屏后端子排上測量了兩段母線電壓和84開關(guān)線路側(cè)電壓，正常：當(dāng)測量備用電源83開關(guān)線路側(cè)CVT的二次電壓時，沒有電壓。當(dāng)時工作人員認(rèn)為線路沒帶電，就將此事擱下，而只對裝置本身進(jìn)行了檢驗(yàn)。因那時全站設(shè)備要進(jìn)行定期高壓試驗(yàn)，只有將備用線路投入運(yùn)行，主供線路設(shè)備才能停下作試驗(yàn)。運(yùn)行人員同調(diào)度聯(lián)系后將沈一路投運(yùn)帶全站負(fù)荷，沈二路停運(yùn)。這時繼電保護(hù)人員確知沈一路有電，便再次在BZT裝置屏上測其線路側(cè)電壓，仍舊沒有。CVT二次保險(xiǎn)，沒有爆;拆了回路核對線芯，沒有問題;拔下二次保險(xiǎn)，直接在二次出線端子上測量，還是沒有電壓。繼電保護(hù)人員這才意識到可能是CVT內(nèi)部出了故障。所以在很快對沈二路設(shè)備做完高壓試驗(yàn)后，將沈二路投入運(yùn)行，安排沈一路停電，拆除其線路側(cè)CVT的一次引線進(jìn)行試驗(yàn)。

　　這臺電容式電壓互感器的型號是 是2000年12月份才投入運(yùn)行時，CVT的電氣原理如圖2所示。高壓試驗(yàn)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(yàn)了介質(zhì)損耗，與設(shè)備出廠時和投運(yùn)前的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比變化不大，說明電容分壓器單元沒有問題。

　　為查清CVT的電磁單元有什么問題，試驗(yàn)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;然后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(dāng)一次電壓升高時二次電壓不僅不升反而下降;最后在中壓互感器二次側(cè)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(jù)這些試驗(yàn)情況和數(shù)據(jù)，試驗(yàn)人員初步判斷電磁單元內(nèi)部可能有短路。因沒有更為詳細(xì)的關(guān)于這些型號CVT的技術(shù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以當(dāng)時無法判定具體的故障。鑒于設(shè)備要盡快投運(yùn)(該站載波通訊的結(jié)合濾波器接在這臺CVT下)，檢修人員就將這臺CVT拆下，我局物資公司通知設(shè)備廠家在西寧的辦事處，第二天就送來一臺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(jié)構(gòu)稍有不同。有這臺新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(cè)加壓重做了試驗(yàn)，對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。這些數(shù)據(jù)表明，沈一路線路側(cè)電容式電壓互感器電磁單元的中壓互感器一次繞組發(fā)生了短路。于是，工作人員很快對新CVT進(jìn)行了試驗(yàn)和安裝，及時投入了運(yùn)行，并將舊CVT運(yùn)回局里準(zhǔn)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(yè)技術(shù)人員和CVT廠家人員一起，對拆下的CVT進(jìn)行了解體檢查。當(dāng)工作人員用扳手?jǐn)Q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(nèi)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(jié)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(fā)現(xiàn)固定中壓電容C2下端接線端子δ的4只螺栓少了一只，因油箱中的油較滿，也看不到這只螺栓掉到了哪里。工作人員用器具把油箱中的油慢慢抽出，當(dāng)油面低于中壓互感器的接線板時，人們終于看清了，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(fā)現(xiàn)有輕微的短路熔焊痕跡。油箱中的油已經(jīng)失去了其應(yīng)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(dāng)油被全部抽完后，人們看到了中壓互感器的鐵芯已經(jīng)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。中壓互感器繞組外面包的白布帶已被燒成黑炭質(zhì)，用手一扣就有渣子掉下來。油箱內(nèi)壁沾滿了含有炭質(zhì)的油漬，用手一摸全是黑。為了拆掉補(bǔ)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(fā)現(xiàn)這個蓋板因內(nèi)部壓力太大已經(jīng)鼓肚。至此，CVT的故障已經(jīng)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(wù)人員取了油樣，進(jìn)行了油色譜分析。分析結(jié)果：除乙炔為零值外，總烴和氫氣均大大超過注意值;經(jīng)計(jì)算三比值為020，故障類型是低溫過熱(150～300℃)，這進(jìn)一步印證了故障的情況�！　「鶕�(jù)對CVT解體檢查所發(fā)現(xiàn)的情況，我局技術(shù)人員和設(shè)備廠家人員一致認(rèn)為，造成中間單元燒損的原因是，固定中壓電容C2下端的一只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(yán)重，或者說被螺栓短接的匝數(shù)并不多，因?yàn)槿绻�短路�?yán)重，短路電流所產(chǎn)生的熱將在短時間內(nèi)使變壓器油分解出大量氣體，這有可能造成下節(jié)油箱爆炸，或使高壓電容C1兩端所加電壓太高而使其爆炸。至于這只螺栓為什么會在運(yùn)行中脫落，我們認(rèn)為，這是該設(shè)備在安裝時未緊固好，工序間檢查時也未發(fā)現(xiàn)。設(shè)備運(yùn)行后，它位于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(zhuǎn)動和向下移位，以至于最后脫落，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(hù)自動裝置檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了這個問題，并及時進(jìn)行了更換，防止了更為嚴(yán)重的設(shè)備事故發(fā)生。

　　3　經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　　電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(shè)備制造廠家來說，在出廠產(chǎn)品中若萬分之一有問題，對設(shè)備用戶來說就是百分之百的故障隱患。T金線路側(cè)的這只CVT，幸虧發(fā)現(xiàn)及時，才未釀成更大的設(shè)備事故。因此，作為電力設(shè)備的生產(chǎn)廠家，安裝人員一定要加強(qiáng)責(zé)任心，質(zhì)檢人員一定要把好驗(yàn)收關(guān)，以確保每臺產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面，拆下來的是那臺CVT的電磁單元，從方便運(yùn)行的角度考慮，在結(jié)構(gòu)上也有一些不合理的地方需要改進(jìn)。下節(jié)油箱沒有可觀察油色和油位的油標(biāo)，運(yùn)行人員看不到油的顏色和油面;油箱沒有注油孔和油樣閥門，修試人員無法定期取油樣進(jìn)行分析和重新加油。補(bǔ)償電抗器的低壓端XL與“地”不能斷開，給試驗(yàn)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(diào)整誤差，阻尼器不能互換，這給CVT的存放、運(yùn)輸、安裝和調(diào)試帶來不便，最好能用內(nèi)置式阻尼器。這些問題希望電容式電壓互感器的制造廠家在今后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時予以考慮。設(shè)備廠家對CVT電磁單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，就會給設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)提供方便。運(yùn)行人員在巡視檢查時，通過油標(biāo)可觀察油的狀態(tài)，若有問題可及早發(fā)現(xiàn);試驗(yàn)人員可利用油樣閥門定期或發(fā)現(xiàn)問題后取出油樣進(jìn)行分析，及早發(fā)現(xiàn)CVT內(nèi)部的潛伏性故障或確定故障性質(zhì)。此外，若沈家寨變電站的BZT裝置能早日投運(yùn)，將備用線路的電壓經(jīng)互感器接入裝置，那么當(dāng)互感器一出現(xiàn)故障，二次電壓一消失，BZT裝置就會報(bào)出“備用電壓消失”的光字牌，故障就能夠發(fā)現(xiàn)得更早。

　　本文選自《工業(yè)設(shè)計(jì)》。  《工業(yè)設(shè)計(jì)》雜志是目前國內(nèi)唯一專業(yè)報(bào)道工業(yè)設(shè)計(jì)的綜合性期刊�！豆�業(yè)設(shè)計(jì)》雜志為月刊，國內(nèi)外公開發(fā)行，內(nèi)頁128P國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN23-1516/T，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1672-7053。