红外监测诊断电容式电压互感器故障分析

红外监测诊断电容式电压互感器故障分析

刘欢

刘欢

（国家新闻出版广电总局六五四台）

摘要：随着科学技术的不断发展，电容式电压互感器在电力系统中已经得到了广泛的应用，这种技术的应用大大降低了电力系统在运行中发生故障的频率。红外检测诊断技术是近年来出现的一种检测方式，在实际的应用中，这种监测技术能够快速的发现电容式电压互感器中存在的问题，并且能够对其中存在的问题进行相应的总结，从而给检修工作带来便利。本文通过对红外监测诊断在电容式电压互感器故障中的作用进行具体分析，并且针对发现的问题提出了相应的解决方案，以期为电力系统提供参考。

关键词：红外监测诊断；电容式电压互感器；故障分析

随着市场经济的不断发展，不管是从市场经济方面还是科教文卫方面，都有了快速的发展，人们的生活越来越离不开电力，为了满足人们对电力需求的不断增长，电力系统为了保证持续、稳定的供电，减少故障的出现，红外监测诊断电容式电压互感器故障这一技术问世了，这一技术的实施，使电容式电压互感器出现故障的频率大大降低了，保证了电力系统的持续、稳定的提供电力，为人们的生活提供更好的电能基础。

一、电容式电压互感器以及红外监测设备简述

电容式电压互感器（CVT）在电力系统中，主要用于继电保护、长距离通信、监控测量等方面。这一系统具有造价低、绝缘性高的特点，因此就降低了在电力系统中不安全事故的发生，在当前的电力系统中已经得到了推广和应用。红外监测在实际应用中，是将通过对红外辐射的接收，然后进行热像成像，将物体的表面温度进行体现，在使用过程中，这一监测方式具有快捷、准确、实时的优势[1]。红外监测对于输变电设备中的电容式电压互感器的监测，可以及时的发现其温度异常的部位，进而及时的进行隐患的发现和排除，为电力系统提供安全保障。

电容式电压互感器是通过串联电容器分压，然后经过电磁式互感器进行隔离以及降压，进行继电保护和表计等的电压互感器，另外电容式电压互感器还可以在通信、测量、等方面进行使用，从这一点来看，电容式电压互感器更优于一般的电压时互感器，能够有效的防止由于电压互感器铁芯饱和导致的铁磁谐振，并且还具有一定的经济性和安全性。

二、电容式电压互感器故障分析

在红外检测电容式电压互感器的故障分析中，其主要是依靠物体的不正常散热进行故障的监测和反应的，下面就针对具体的实例针对电容式电压互感器其中存在的故障进行分析。

在电容式电压互感器在电力系统的应用中，通过红外监测发现接线盒左侧有一个热点，通过判断和分析，这一部位进行不正常的发热，是设备内部发生故常的表现，并且这一部位的温度高于室外正常气温7摄氏度，利用红外监测诊断技术的相关原则，可以断定这种现象属于变压器存在缺陷的现象[2]。下面就对这一故障进行分析和解决。

1、利用设备原理对故障进行分析

根据红外监测对于电容式电压互感器的故障监测，发现其发生故障的的中心点的温度是特别高，这种情况下，就对其发热点的部位进行确定，进而进行相应的解决措施的制定。在具体的分析中，可以看出在交流磁场中，块状铁芯在交变磁通感应的作用下最终形成了涡流的出现。而在变压器中，由于在磁回路中会发生漏磁通的现象，然后箱体会在漏磁通的作用下形成以其为中心的涡流的出现，这样就会造成箱子局部地区发热比较严重。这种热像在成像会表现为一种以漏磁通为中心的热场环流图，通常情况下，在对电容式电压互感器故障诊断中，在热谱图中，这种由于箱体发热产生的故障，在其中仅仅表现为一个点，从箱体上几乎分辨不出与其他地方的温度差异，这种情况下，就应该对箱体内部的其他结构进行监测，因为这种现象并不是由于涡流现象引起的发热。另外，变压器油温的变化也是一些故障产生的表现方式，因为电磁单元就处在变压器油中，所以一旦出现线圈铁芯或者绝缘方面出现故障，其油温都会升高，在具体成像中，可以看到是以变压器油油面为中心的热像图。顶部油面为最高温度点，并有上高下低的温度分布。而这台CVT的故障图象，热点处在油箱中间，其特征明显不同。为了进一步测试分析，区分故障类型，查找故障点，然后对其进行分析。

2、对故障点的分析

对于故障点的分析可以从三个方面入手：第一，这种CVT的结构是类一体化设计的，中压出线端子没有引出到套管外，其特征为电容分压器的中压出线端子伸入到电磁单元的箱壳内，C1、C2电容在同一套管内，这使得一部分项目无法进行测试。首先测量运行状态下二次绕组的输出电压，然后按照南方电网公司企业标准《电力设备预防性试验规程》0／CSG10007—2004要求的检验项目进行相关试验；第二，经过试验，可以得出电容分压器、一次绕组、二次绕组都没有问题[3]。如果避雷器或电抗器损坏的话，将导致二次绕组电压失常，在带电测量输出电压时就可以知道。现场询问了运行人员设备运行情况，结果是一直没有发现任何异常；第三，现在只能从热谱图上来分析，以热点位置来看。它是在端子箱左侧大约30cm处出现的。以电磁单元结构图上得到，整个箱体里面只有阻尼器，是最有可能靠近图谱反映出来热点的热源，它与二次绕组接在一起。是否为阻尼器发生位移，贴近箱体内壁，热能传递引起。随后把热谱图和试验数据拿给厂家技术人员分析，结论是基本一致的。在现场对这台有问题的CVT进行了吊罩处理，发现是阻尼器一个电阻的穿心螺杆松动，螺杆接触箱体内壁，螺杆把阻尼器的热能传递给内壁造成的。现场处理后设备运行，再使用红外线成像仪测温，热点消失，温度恢复正常。

三、对电容式电压互感器存在问题的解决方式

1、常规高压试验的问题

常规高压试验问题可以从三个方面进行处理：第一，从本次故障发生的类型来分析。支撑阻尼器电阻的穿心螺杆，与电阻之间有一绝缘套筒，两者浸泡在变压器油里面。使用绝缘摇表是无法测量出来的；第二，对于CVT来说，电磁单元体积小，产生热量以自然冷却方式散出。内部故障产生的热量很容易引起整体温度变化。从这个实例中举一反三，很多小体积的油浸电气设备，因为没有专门的冷却装置，其内部热量比较容易反映到油箱、瓷套和储油柜上。因此，红外线测温对于此类问题是非常好的解决方案；第三，常规高压试验是在设备停电的状态下进行，停电状态不同于运行状态，加上电磁干扰，试验电压限制，要求较高的环境条件，很容易造成误判断。红外线测温则可以在运行条件下检测，最大程度上发现设备缺陷，可以克服常规试验的不足。

2、设备问题

首先，CVT中压出线端子伸入到电磁单元的箱壳内的一体化设计，在现场无法按照GB50150—2006《电气设备交接试验标准》试验。这样就使得产品在运输、安装过程产生的问题无法暴露，留下事故隐患；其次，在采用自激法测量C1、C2电容时，因为CVT结构上的原因，试验时避雷器始终在回路中，因而多次承受试验高压，导致击穿的问题时有报道。厂家说明书虽然写可以采用自激法测量，但避雷器击穿总是有可能发生。用其他试验接线方法，测量的结果会产生误差。增加了判别试验数据的难度；最后，综合上面两点：建议加强厂家与试验人员沟通，生产的设备要满足现场试验的需要。同时在做CVT试验前，试验人员要认真分析设备结构，采用合理的接线方式，使得试验安全高效。目前情况来看中压出线端引出到套管外，能很好的解决自激法测量C1、C2电容时带来的问题。

结束语

综上，随着经济的发展，电力设备将逐步增加。运用红外线诊断技术，可以更方便、更快捷、更有效地把握设备运行状况，提高设备维修水平。把传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修，这也是现代电力企业发展的方向。由于红外线诊断技术是一门新学科，还需要在实践中进一步探讨与提高。这就要求我们不断提高自身技术水平，准确判断，灵活运用，把设备管理维修工作提高到一个新的水平。

参考文献

[1]谭其勇.电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J].电子技术与软件工程,2015(06).

[2]涂光华.220kV电容式电压互感器二次电压降低的原因分析[J].江西电力职业技术学院学报,2010(03).

[3]熊炜.对某变电设备红外检测异常的判断与思考[J].机电信息,2012(12).