CVT二次电压异常原因及对策分析_李光
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 故障现象
某 500 kV 变电站 500 kV 主接线采用 3/2 接 线方式，每条线路出线上均安装有 CVT。 2013 年 11月 7 日， 监控机显示清保Ⅱ线 C 相电压异常， 三 相 电 压 分 别 为 Ua =297.3 kV，Ub =297.9 kV，
· 81 ·
2014 年第 6 期
—— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ———
收 稿 日 期 ：2014-02-25
动时，及早确认 CVT 设备是否出现故障，对 故障 的分级、应急预案的启动以及故障的消除都有着 十分重要的意义。 现介绍了一起 500 kV CVT 二 次电压异常的故障分析以及制定的防范措施，并 总结了 CVT 二次电压异常 时查找故障 的方法和 顺序，能尽快查找故障原因并能有效地防止故障 扩大。
图 1 监控机显示的清保Ⅱ线电压波动曲线 Fig. 1 Voltage fluctuation curve of Qingbao line II
displayed on monitor
专业人员用万用表在清 保Ⅱ线 CVT 端子 箱 内测量空气开关上口、下口电压值，测量中发现 1XDL、2XDL 、3XDL 3 个空气开关上下口电压值 不稳定，波动值在±0.2 V 左右，清保Ⅱ线 CVT 端 子箱内空开上下口电压测量结果见表 1。
设清保Ⅱ线 C 相 CVT 二次电压偏低是由 CVT 内
部电容元件击穿导致，C2 出现电容元件击穿会导 致 CVT 二次输出电压偏低［3］。
U2=
C1 C1+C2
U1=1-
C2 C1+C2
U1 。
（1）
3.1 红外测温
发现 CVT 二次电压异常后，专业人员首先利
用红外色谱成像仪对清保Ⅱ线及相邻的清保Ⅰ
一次额定电压为 500/姨 3 kV， 二 次额定电压 为 100/姨 3 V，变比 K=5 000，二次 电压 偏 低 1.5 V， 折算到一次电压偏低 7.5 kV，与监控机显示相符。
此时，清保Ⅰ线与清保Ⅱ线并列运行，专业 人 员 又 到 清 保 Ⅰ 线 CVT 端 子 箱 内 测 量 1XDL、 2XDL、3XDL 3 个空气开关上下口电压，清保 I 线 CVT 端子箱内容开上下口电压测量结果 见表 2。 测量中，清保Ⅰ线 CVT 端子箱内 3 个空开上下口 电压很稳定， 并无测量清保Ⅱ线时的电压波 动。 初步判断清保Ⅱ线 C 相电压互感器二次电压 异常，电压偏低。 · 82 ·
摘 要： 介绍一起500 kV电容式电压互感器（简称CVT）二次电压异常故障，通过现场检查、红 外测温及带电测试等手段，确定二次电压异常的原因为二次回路小刀闸触头氧化所致，总结了 二次电压出现异常时查找故障的方法和顺序，提出一种取代二次小刀闸的改造方案，该方案能 有效提高设备安全运行状态，同时对提高关口电能计量水平有积极意义。 关键词： 二次电压； 原因分析； 小刀闸； 氧化 中图分类号： TM451+.2 文献标志码： A 文章编号：1674-1757（2014）06-0081-05
表 1 清保Ⅱ线CVT端子箱内空开上下口电压 Tab. 1 The voltage on upper end and lower end of air
switch in CVT terminal box of Qingbao line II
1XDL 1XDL 2XDL 2XDL 3XDL 3XDL 相别
CTV 在 外 形 上 由 3 节 瓷 套 式 电 容 器 和 电 磁 装置的油箱组成。 电容器外壳采用浇铸法兰瓷 套，内装经高真空浸渍处理的电容器心子， 每节 心子由 154 只元件串联组成， 共计 462 只元件， 元件由 聚 丙 烯 膜 、电 容 器 纸 与 铝 箔 电 极 卷 绕 压 扁 而 成，瓷套内灌注一定压力的绝缘油，心子上 部装有膨胀器， 以补偿随温度变化而变化的油 体 积 。 C11 和 C12 分别 在上、中两节 瓷套中，C13 和 C2 在 下节瓷套中 并由法兰 和电 磁 部 分 连 接 在 一 起。 下节瓷套电容器的 154 个元件， 其中 C13 有 130 个元件，C2 有 24 个元件。 电容元件为膜纸复 合绝缘，电极之间为两膜一纸结构。
Abstract: In this paper，the secondary voltage fault of a 500 kV capacitor voltage transformer （CVT） is introduced. The abnormal cause of the secondary voltage is，throughout site inspection，infrared temperature measurement and live testing etc，determined as the contact oxidation of the secondary circuit isolating switch. The method and sequence for finding the abnormal fault of secondary voltage is summarized，one kind of modification plan on replacing secondary isolating switch is proposed， which can improve effectively healthy operation condition of the equipment and，at the same time， has positive significance in enhancing electric energy metering level CVT. Keywords: secondary voltage；cause analysis；isolating switch；oxidization
线电压互感器进行了红外成像测温，其具体数据
见图 3、4。
图 3 清保Ⅱ线 C 相 CVT 红外测温数值 Fig. 3 Infrared images in CVT of phase C of
Qingbao line II
K＞3 ， 且 热 图 像 特 征 呈 现 明 显 的 整 体 温 升 偏 高 ， 才 能判断 CVT 有发热故障［4］。 从图 3、4 可以看出， 清保Ⅱ线 C 相 CVT 相对于清保Ⅰ线 C 相 CVT 无 明显发热现象。 3.2 带电测试
图 4 清保Ⅰ线 C 相 CVT 红外测温数值 Fig. 4 Infrared measured temperature of CVT
in phase C of Qingbao line I images
根 据 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准 DL/T 664—2008 《带电设备红外诊断应用规范》， 该 C 相 CVT 与 正 常 相 的 温 差 K=τ1-τ2=-1.5-（-2.7）= 1.2 ℃。 该《规范》中，电压致热型设备缺陷诊断判 据中关于油浸式电容式电压互感器的描述，温差
switch in CVT terminal box of Qingbao line I
1XDL 1XDL 2XDL 2XDL 3XDL 3XDL 相别
上口 下口 上口 下口 上口 下口 A相 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 B相 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 C相 59.2 59.2 59.2 59.2 59.2 59.2
第 35 卷 第 6 期 2014 年 12 月
电力电容器与无功补偿 Power Capacitor & Reactive Power Compensation
Vol.35 No.6 Dec. 2014
CVT二次电压异常原因及对策分析
李光，石培杰，孙鹏，祖树涛
（国网河北省电力公司检修分公司， 河北 石家庄 050070）
0 引言
随着电网的发展，电容式电压互感器作为一 种性能成熟的电气设备在电力系统中得到了广 泛应用。 但在实际运行中也出现过一些问题，以 河北南网为例，就曾出现过因制造厂环境洁净度 不满足分切铝箔的要求，造成 CVT 在长期承受高 电 压 情 况 下 ，电 容 器 心 子 出 现 过 击 穿 ［1］， 和 上 世 纪 90 年代由于制造工艺的落后， 造成 CVT 电容单 元向电磁单元内渗漏油，分压电容器内电容心子 露出油面导致电容心子击穿［2］故障。 这些故障出 现时都伴随着监控机中反映出二次电压异常现 象。 因此，当监控机中显示 CVT 电压出现较大波
电力电容器与无功补偿
第 35 卷
Uc=289.5 kV，C 相电压明显低于其他两相并且监 控机电压日曲线图显示清保Ⅱ线 C 相电压呈锯 齿状波动，监控机显示的清保Ⅱ线电压波动曲线 如图 1 所示。
表 2 清保Ⅰ线 CVT 端子箱内空开上下口电压 Tab. 2 The voltage on upper end and lower end of air
2 设备结构
清保Ⅱ线 CVT 型号：TYD3 500/姨 3 -0.005H， 1996 年 4 月产品。 该 CVT 为组合式单柱结构，由 电容分压器和电磁单元两部分组成，电容分压器 由高压电容 器 C1 和中压 电容器 C2 两部 分组成。 电气原理图如图 2 所示。
图 2 电容式电压互感器原理图 Fig. 2 Principle diagram of CVT
上口 下口 上口 下口 上口 下口 A相 59.7 59.6 59.6 59.7 59.8 59.7 B相 59.8 59.9 59.8 59.8 59.7 59.9 C相 58.5 58.3 58.2 58.2 58.1 58.2
从表 1 可以看出，清保Ⅱ线 C 相 CVT 二次电 压 偏 低 ，比 A、B 相 相 比 偏 低 1.5 V 左 右 ，该 CVT
Causes Analysis and Countermeasures on Abnormal Secondary Voltage of CVT LI Guang，SHI Peijie，SUN Peng，ZU Shutao
（Maintenance Branch Company of State Grid Hebei Electric Power Company， Shijiazhuang 050070，China）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.0015 1.0231 1.0011 1.0312 1.0019 0.9941
从表 3 中可以看出，三相相对电容量及三相 相对介损远小于规程中的注意值 0.5%。带电测试 结果显示，清保Ⅱ线 CVT 设备正常 。 ［5-7］ 3.3 CVT 二次回路检查
在确定 CVT 设备本体正常无故障后，专业人 员对该 CVT 二次回路进行了检查，首先我们对照 二次接线图梳理了二次回路，如图 5 所示。
高压试验人员对清保Ⅱ线进行了相对电容 量及相对介损的带电测试（相对清保Ⅰ线 CVT）， 并 与 2013 年 6 月 的 带 电 测 试 结 果 进 行 了 对 照 ， 结果见表 3。
表 3 清保Ⅱ线CVT的相对电容量及相对介损（相 对清保Ⅰ线）
Tab. 3 The relative electric capacity and relative dielectric loss of the Qingbao line Ⅱ CVT（Relative
3 设备检查情况
按照以往 CVT 二次电压异常时的处理经验，
2014 年第 6 期
·运行维护与故障分析· 李光， 等 CVT 二次电压异常原因及对策分析
（总第 156 期）
再加上该 CVT 运行时间较长（超过 15 年），起初
专业人员主要怀疑是设备内部元件发生击穿导
致设备本体出现故障。 从公式 1 中可以看出，假
Qingbao lineⅠ）
参数
A相
B相
C相
本次 前次 本次 前次 本次 前次
Ix /mA
480 471 478 480 479 469
In /mA
479 460 480 466 480 466
tan（φIx -φIn ） 0.024 0.034 0.027 0.025 0.021 0.027
Cx：Cn
某 500 kV 变电站 500 kV 主接线采用 3/2 接 线方式，每条线路出线上均安装有 CVT。 2013 年 11月 7 日， 监控机显示清保Ⅱ线 C 相电压异常， 三 相 电 压 分 别 为 Ua =297.3 kV，Ub =297.9 kV，
· 81 ·
2014 年第 6 期
—— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ———
收 稿 日 期 ：2014-02-25
动时，及早确认 CVT 设备是否出现故障，对 故障 的分级、应急预案的启动以及故障的消除都有着 十分重要的意义。 现介绍了一起 500 kV CVT 二 次电压异常的故障分析以及制定的防范措施，并 总结了 CVT 二次电压异常 时查找故障 的方法和 顺序，能尽快查找故障原因并能有效地防止故障 扩大。
图 1 监控机显示的清保Ⅱ线电压波动曲线 Fig. 1 Voltage fluctuation curve of Qingbao line II
displayed on monitor
专业人员用万用表在清 保Ⅱ线 CVT 端子 箱 内测量空气开关上口、下口电压值，测量中发现 1XDL、2XDL 、3XDL 3 个空气开关上下口电压值 不稳定，波动值在±0.2 V 左右，清保Ⅱ线 CVT 端 子箱内空开上下口电压测量结果见表 1。
设清保Ⅱ线 C 相 CVT 二次电压偏低是由 CVT 内
部电容元件击穿导致，C2 出现电容元件击穿会导 致 CVT 二次输出电压偏低［3］。
U2=
C1 C1+C2
U1=1-
C2 C1+C2
U1 。
（1）
3.1 红外测温
发现 CVT 二次电压异常后，专业人员首先利
用红外色谱成像仪对清保Ⅱ线及相邻的清保Ⅰ
一次额定电压为 500/姨 3 kV， 二 次额定电压 为 100/姨 3 V，变比 K=5 000，二次 电压 偏 低 1.5 V， 折算到一次电压偏低 7.5 kV，与监控机显示相符。
此时，清保Ⅰ线与清保Ⅱ线并列运行，专业 人 员 又 到 清 保 Ⅰ 线 CVT 端 子 箱 内 测 量 1XDL、 2XDL、3XDL 3 个空气开关上下口电压，清保 I 线 CVT 端子箱内容开上下口电压测量结果 见表 2。 测量中，清保Ⅰ线 CVT 端子箱内 3 个空开上下口 电压很稳定， 并无测量清保Ⅱ线时的电压波 动。 初步判断清保Ⅱ线 C 相电压互感器二次电压 异常，电压偏低。 · 82 ·
摘 要： 介绍一起500 kV电容式电压互感器（简称CVT）二次电压异常故障，通过现场检查、红 外测温及带电测试等手段，确定二次电压异常的原因为二次回路小刀闸触头氧化所致，总结了 二次电压出现异常时查找故障的方法和顺序，提出一种取代二次小刀闸的改造方案，该方案能 有效提高设备安全运行状态，同时对提高关口电能计量水平有积极意义。 关键词： 二次电压； 原因分析； 小刀闸； 氧化 中图分类号： TM451+.2 文献标志码： A 文章编号：1674-1757（2014）06-0081-05
表 1 清保Ⅱ线CVT端子箱内空开上下口电压 Tab. 1 The voltage on upper end and lower end of air
switch in CVT terminal box of Qingbao line II
1XDL 1XDL 2XDL 2XDL 3XDL 3XDL 相别
CTV 在 外 形 上 由 3 节 瓷 套 式 电 容 器 和 电 磁 装置的油箱组成。 电容器外壳采用浇铸法兰瓷 套，内装经高真空浸渍处理的电容器心子， 每节 心子由 154 只元件串联组成， 共计 462 只元件， 元件由 聚 丙 烯 膜 、电 容 器 纸 与 铝 箔 电 极 卷 绕 压 扁 而 成，瓷套内灌注一定压力的绝缘油，心子上 部装有膨胀器， 以补偿随温度变化而变化的油 体 积 。 C11 和 C12 分别 在上、中两节 瓷套中，C13 和 C2 在 下节瓷套中 并由法兰 和电 磁 部 分 连 接 在 一 起。 下节瓷套电容器的 154 个元件， 其中 C13 有 130 个元件，C2 有 24 个元件。 电容元件为膜纸复 合绝缘，电极之间为两膜一纸结构。
Abstract: In this paper，the secondary voltage fault of a 500 kV capacitor voltage transformer （CVT） is introduced. The abnormal cause of the secondary voltage is，throughout site inspection，infrared temperature measurement and live testing etc，determined as the contact oxidation of the secondary circuit isolating switch. The method and sequence for finding the abnormal fault of secondary voltage is summarized，one kind of modification plan on replacing secondary isolating switch is proposed， which can improve effectively healthy operation condition of the equipment and，at the same time， has positive significance in enhancing electric energy metering level CVT. Keywords: secondary voltage；cause analysis；isolating switch；oxidization
线电压互感器进行了红外成像测温，其具体数据
见图 3、4。
图 3 清保Ⅱ线 C 相 CVT 红外测温数值 Fig. 3 Infrared images in CVT of phase C of
Qingbao line II
K＞3 ， 且 热 图 像 特 征 呈 现 明 显 的 整 体 温 升 偏 高 ， 才 能判断 CVT 有发热故障［4］。 从图 3、4 可以看出， 清保Ⅱ线 C 相 CVT 相对于清保Ⅰ线 C 相 CVT 无 明显发热现象。 3.2 带电测试
图 4 清保Ⅰ线 C 相 CVT 红外测温数值 Fig. 4 Infrared measured temperature of CVT
in phase C of Qingbao line I images
根 据 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准 DL/T 664—2008 《带电设备红外诊断应用规范》， 该 C 相 CVT 与 正 常 相 的 温 差 K=τ1-τ2=-1.5-（-2.7）= 1.2 ℃。 该《规范》中，电压致热型设备缺陷诊断判 据中关于油浸式电容式电压互感器的描述，温差
switch in CVT terminal box of Qingbao line I
1XDL 1XDL 2XDL 2XDL 3XDL 3XDL 相别
上口 下口 上口 下口 上口 下口 A相 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 B相 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 59.7 C相 59.2 59.2 59.2 59.2 59.2 59.2
第 35 卷 第 6 期 2014 年 12 月
电力电容器与无功补偿 Power Capacitor & Reactive Power Compensation
Vol.35 No.6 Dec. 2014
CVT二次电压异常原因及对策分析
李光，石培杰，孙鹏，祖树涛
（国网河北省电力公司检修分公司， 河北 石家庄 050070）
0 引言
随着电网的发展，电容式电压互感器作为一 种性能成熟的电气设备在电力系统中得到了广 泛应用。 但在实际运行中也出现过一些问题，以 河北南网为例，就曾出现过因制造厂环境洁净度 不满足分切铝箔的要求，造成 CVT 在长期承受高 电 压 情 况 下 ，电 容 器 心 子 出 现 过 击 穿 ［1］， 和 上 世 纪 90 年代由于制造工艺的落后， 造成 CVT 电容单 元向电磁单元内渗漏油，分压电容器内电容心子 露出油面导致电容心子击穿［2］故障。 这些故障出 现时都伴随着监控机中反映出二次电压异常现 象。 因此，当监控机中显示 CVT 电压出现较大波
电力电容器与无功补偿
第 35 卷
Uc=289.5 kV，C 相电压明显低于其他两相并且监 控机电压日曲线图显示清保Ⅱ线 C 相电压呈锯 齿状波动，监控机显示的清保Ⅱ线电压波动曲线 如图 1 所示。
表 2 清保Ⅰ线 CVT 端子箱内空开上下口电压 Tab. 2 The voltage on upper end and lower end of air
2 设备结构
清保Ⅱ线 CVT 型号：TYD3 500/姨 3 -0.005H， 1996 年 4 月产品。 该 CVT 为组合式单柱结构，由 电容分压器和电磁单元两部分组成，电容分压器 由高压电容 器 C1 和中压 电容器 C2 两部 分组成。 电气原理图如图 2 所示。
图 2 电容式电压互感器原理图 Fig. 2 Principle diagram of CVT
上口 下口 上口 下口 上口 下口 A相 59.7 59.6 59.6 59.7 59.8 59.7 B相 59.8 59.9 59.8 59.8 59.7 59.9 C相 58.5 58.3 58.2 58.2 58.1 58.2
从表 1 可以看出，清保Ⅱ线 C 相 CVT 二次电 压 偏 低 ，比 A、B 相 相 比 偏 低 1.5 V 左 右 ，该 CVT
Causes Analysis and Countermeasures on Abnormal Secondary Voltage of CVT LI Guang，SHI Peijie，SUN Peng，ZU Shutao
（Maintenance Branch Company of State Grid Hebei Electric Power Company， Shijiazhuang 050070，China）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.0015 1.0231 1.0011 1.0312 1.0019 0.9941
从表 3 中可以看出，三相相对电容量及三相 相对介损远小于规程中的注意值 0.5%。带电测试 结果显示，清保Ⅱ线 CVT 设备正常 。 ［5-7］ 3.3 CVT 二次回路检查
在确定 CVT 设备本体正常无故障后，专业人 员对该 CVT 二次回路进行了检查，首先我们对照 二次接线图梳理了二次回路，如图 5 所示。
高压试验人员对清保Ⅱ线进行了相对电容 量及相对介损的带电测试（相对清保Ⅰ线 CVT）， 并 与 2013 年 6 月 的 带 电 测 试 结 果 进 行 了 对 照 ， 结果见表 3。
表 3 清保Ⅱ线CVT的相对电容量及相对介损（相 对清保Ⅰ线）
Tab. 3 The relative electric capacity and relative dielectric loss of the Qingbao line Ⅱ CVT（Relative
3 设备检查情况
按照以往 CVT 二次电压异常时的处理经验，
2014 年第 6 期
·运行维护与故障分析· 李光， 等 CVT 二次电压异常原因及对策分析
（总第 156 期）
再加上该 CVT 运行时间较长（超过 15 年），起初
专业人员主要怀疑是设备内部元件发生击穿导
致设备本体出现故障。 从公式 1 中可以看出，假
Qingbao lineⅠ）
参数
A相
B相
C相
本次 前次 本次 前次 本次 前次
Ix /mA
480 471 478 480 479 469
In /mA
479 460 480 466 480 466
tan（φIx -φIn ） 0.024 0.034 0.027 0.025 0.021 0.027
Cx：Cn