| 标题 | 基于红外热成像检测电容式电压互感器油箱异常发热现象的原因分析 |
| 范文 | 李瑞环++关毅丰++麦荣焕 摘 要：本文通过对某电容式电压互感器在日常巡视检查中发现其油箱中上部异常发热的现象进行了原因分析，并提出了同类设备的日常运行维护建议。 关键词：互感器；电力系统；运行维护 中图分类号：TM451 文献标识码：A 0.引言 电压互感器是电力系统的继电保护、自动控制、信号指示等方面不可缺少的设备。通常用电压互感器将高电压变换成低电压，配备适当的表计来进行测量。电压互感器在正常运行时接近于空载，如在运行状态下电压互感器的二次线圈短路，则二次阻抗大大减小，就会出现很大的短路电流，使二次线圈因严重发热而烧毁，将危及设备及人身安全。 1.故障现象 某年4月12日，某部门在对110kV变电站的变电设备进行红外热成像检测时，发现某条110kV出线间隔A相线路电容式电压互感器（CVT）油箱中上部异常发热，与相邻的正常CVT对比温差达4℃。初步怀疑该CVT电磁单元部分存在缺陷。 2.现场试验情况 4月13日，某部门对此CVT进行了绝缘电阻、电容量和介损、变压比、二次绕组直流电阻等项目试验，各项试验数据合格。同时取油箱绝缘油进行了色谱和水分试验。 由于该CVT虽没有油镜，但现场无明显渗漏油痕迹，基本排除缺油引起发热可能；端子箱密封良好，绝缘油水分试验合格内部，排除进水受潮可能；绝缘油的油中气体含量色谱分析无异常，排除油箱内部放电可能；根据试验数据，结合运行中一、二次电压正常，排除二次绕组匝间短路可能。初步判断高压部分电容器正常，怀疑发热是位于油箱内部的绝缘件或中间变压器异常发热所致。为确保电网安全运行，将该CVT进行了更换。 3.解体分析诊断情况 把高压电容器和电磁单元分离，以对该CVT进行解体分析诊断。油箱内绝缘油清澈无杂质，中间变压器等元件完全浸泡在绝缘油中，但有一电阻大部分位于液面以上。按照该CVT的中间变压器电气原理（图1），该电阻为中间变压器二次剩余绕组af-xf的谐振型阻尼器的阻尼电阻R（R=9Ω）。 根据谐振型阻尼器的电气原理，CVT在额定频率下，阻尼器的电容器和电抗器处于并联谐振状态，其阻抗极大，对阻尼电阻相当于开路，电阻不发热。如CVT发生谐振时，打破了电容器和电抗器的谐振条件，电阻上有电流通过，电阻消耗能量，破坏CVT的谐振，达到消除CVT谐振的作用。当频率发生变化时，也会破坏电感和电容的谐振条件，此时电阻上也有电流通过。 在中间变压器正常接线状态下，一次侧加工频电压并保持在运行电压。中间变压器运行正常，无异响，绝缘油无涌流或冒泡。红外热成像跟踪元件发热情况，其他元件无明显发热现象，阻尼电阻R随着加压时间的增加，温度由原来的25℃逐渐上升，约8min时，温度基本稳定在43℃左右。此时二次剩余绕组af-xf保持额定电压100V，钳表测试其通过电流为0.80A。 根据当天CVT的运行数据，CVT没有发生谐振情况。而给中间变压器模拟加压，阻尼电阻发热，故此初步判断电容器或电抗器的特性参数发生了变化，额定频率下不在谐振状态，阻尼电阻上有电流通过，导致发热。 分别测量电容器的电容值C和电抗起的电感值L，C为288μF，L为38.7mH。计算容抗=11.06Ω，感抗ωL=12.15Ω，容抗不等于感抗，说明电容器和电抗器不在谐振条件。计算电容器和电抗器的总阻抗为X=123.28Ω，与阻尼电阻串联后的总阻抗为Z=123.61Ω。以二次剩余绕组af-xf额定电压100V计算，通过阻尼电阻R的电流I=0.81A，与模拟加压时测得的电流0.80A接近。 直接在阻尼电阻两端通入0.8A的工频电流，紅外热成像跟踪其发热情况，约8min时，温度基本稳定在45℃左右，与模拟加压情况相同。 电容器外观检查良好、极对壳绝缘电阻合格；电抗器外观检查良好，绕组、铁芯对地绝缘电阻合格。由于电容器和电抗器均没有铭牌，在电容器和电抗器中，怀疑电容器故障的概率较大。 对电容器进行解体分析。电容器共由8只电容元件并联组成，其中4只外观有不同程度的烧蚀痕迹。分别测量各电容元件电容值（单位μF），无烧蚀痕迹的分别为34、33、33、33，有烧蚀痕迹的分别为47、41、35、33，总和289。可见，电容元件正常电容值约为33μF，有烧蚀痕迹的电容元件中3只的电容值则有不同程度地增大。假设电容元件正常电容量为33μF，8只电容元件的总电容量为264μF，以此电容值计算的并联谐振电抗器的电感值为38.4mH，与实测的38.7mH接近。 由此可见，3只电容元件部分击穿后，导致电容器和电抗器不在谐振条件，运行中阻尼电阻有约0.8A的电流通过，电阻发热。由于阻尼电阻部分位于油位以上，长期发热引起了油箱上部气体和绝缘油异常发热，导致CVT红外热成像时油箱中上部异常发热。 结语 （1）二次剩余绕组af-xf的谐振型阻尼器电容器部分击穿，导致电容器和电抗器不在谐振条件，运行中阻尼电阻有电流通过，发热使油箱上部气体和绝缘油异常发热，是导致CVT红外热成像时油箱中上部异常发热的直接原因。 （2）运行中CVT油箱发热，可能有以下原因：①油箱缺油。可通过检查油箱是否渗漏油、油镜观察油位等方法确定油箱油量是否足够。②进水受潮。可取绝缘油进行微水试验确定油箱是否进水受潮。③二次回路短路。检查端子箱密封是否良好，内部是否进水以及是否接线错误引起二次回路短路。④接线不良或无接。检查端子箱接线是否接线不良或无接引起悬浮电位，尤其CVT低压端N须可靠接地。⑤中间变压器异常发热或放电。可取绝缘油进行油色中溶解气体色谱分析，检查是否产生特征气体及用三比值法来判断发热或放电类型，并结合运行中一、二次电压，变比及二次绕组直流电阻来综合分析判断。⑥谐振型阻尼器故障。阻尼器的电容器或电抗器特性参数发生变化，额定频率下不在谐振状态，阻尼电阻上有电流通过，引起发热，此时需对CVT进行解体分析。若排除缺油、二次回路短路和接线不良等原因，确诊为内部故障，建议对CVT进行更换，解体进行进一步的分析判断。 参考文献 [1]李建明，朱康.高压电气设备试验方法（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2001. [2] DL/T 664-2008，带电设备红外诊断应用规范[S]. [3]电力行业电厂化学标准化技术委员会.电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准汇编[M].北京：中国标准出版社，2005. [4]陈家斌.电气设备运行维护及故障处理[M].北京：中国水利水电出版社，2003. [5] Q/csg114002-2011，电力设备预防性试验规程[S]. |
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