一起電流互感器耐壓擊穿事故分析

丁 蘇

(福建省第二電力建設(shè)公司，福建 福州 350013)

1 事故經(jīng)過

2011-10-15 T08:30，福建省第二電力建設(shè)公司電力試驗(yàn)所對(duì)500 kV 漳州變第1 串5012 電流互感器C 相(廠家：西安西電高壓開關(guān)有限公司，型號(hào)：LVQBT-500W2，編號(hào)：08085)進(jìn)行老練及耐壓試驗(yàn)。過程如下：首先進(jìn)行老練試驗(yàn)，預(yù)加1.1 倍設(shè)備額定相對(duì)地電壓(317.54 kV)10 min，然后將電壓降至0；再施加1.0 倍設(shè)備額定相對(duì)地電壓(288.67 kV)5 min，接著升至1.73 倍設(shè)備額定相對(duì)地電壓(500 kV)3 min，當(dāng)電壓升至350.4 kV時(shí)，發(fā)生閃絡(luò)擊穿。為了查找擊穿原因，第2 次嘗試升壓，當(dāng)電壓升至220 kV 時(shí)又擊穿。為慎重起見，對(duì)電流互感器外殼塑膠進(jìn)行清洗并曬干，于2011-10-15T10:00 再次進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)電壓升至160.61 kV 時(shí)，又發(fā)生擊穿。

2 事故原因分析

2.1 現(xiàn)象分析

在制造廠車間解體檢查發(fā)現(xiàn)以下問題。

(1)軀殼內(nèi)表面油漆大面積脫落、起泡，并且灰塵很多。

(2)絕緣盆子存在明顯的放電痕跡。

(3)電流互感器內(nèi)部密封結(jié)合部位多處發(fā)生明顯銹蝕。

2.2 機(jī)理分析

相同條件下，均勻電場(chǎng)和非均勻電場(chǎng)的擊穿電壓相差很大。不均勻電場(chǎng)中的電介質(zhì)的性狀與電場(chǎng)的不均勻程度有關(guān)。電流互感器盆式絕緣子是聯(lián)系高電位部件與低電位部件的外殼，起著一次繞組對(duì)二次繞組及地的絕緣作用，在對(duì)SF6氣體中的絕緣件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮更多的是電場(chǎng)分布的均勻性，主絕緣采用同軸圓柱形均勻電場(chǎng)結(jié)構(gòu)。一次導(dǎo)桿、二次屏蔽、殼體相互構(gòu)成同軸圓柱形均勻電場(chǎng)。

經(jīng)過分析，引起這次電流互感器耐壓擊穿的首要原因是處于高電位的電流互感器內(nèi)軀殼油漆起泡、脫落。如果內(nèi)軀殼油漆均勻分布，電場(chǎng)中的電介質(zhì)受到的極化程度減弱，減少了形成尖端放電的空間結(jié)構(gòu)的可能性。

若不存在尖端放電的空間結(jié)構(gòu)，其正常擊穿電壓要達(dá)到自持放電電壓值，自持放電電壓一般很高。介質(zhì)表面電極和介質(zhì)間不密合、介質(zhì)表面電阻不均勻或有傷痕裂紋等都會(huì)增加沿面電場(chǎng)的不均勻度。如果油漆起皮、起泡甚至脫落至盆式絕緣子表面，相當(dāng)于一個(gè)電場(chǎng)的正負(fù)極都充滿了針電極，電場(chǎng)結(jié)構(gòu)也變成了極不均勻電場(chǎng)。在不均勻電場(chǎng)中，放電總是從曲率較大的電極附近開始的(該處場(chǎng)強(qiáng)最大)，隨著電壓的升高，首先是針電極部分發(fā)生電暈放電，然后電暈極一個(gè)接一個(gè)產(chǎn)生，瞬時(shí)沿著絕緣盆表面發(fā)生火花閃絡(luò)。這種現(xiàn)象稱為火花放電，火花放電的特征是電流迅速增大。在火花放電之后，再提高外加電壓，就會(huì)產(chǎn)生電弧放電。電弧放電的特點(diǎn)是電流密度大，爆發(fā)出強(qiáng)光并伴有高溫。在高溫的作用下，盆式絕緣子表面有機(jī)物質(zhì)會(huì)迅速碳化，形成導(dǎo)電通道，此時(shí)將發(fā)生盆式絕緣子放電擊穿。一旦有了第1 次擊穿，重新對(duì)電流互感器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，將產(chǎn)生更多的擊穿路徑，擊穿電壓也會(huì)逐漸降低。

另外，軀殼內(nèi)表面充滿灰塵雜質(zhì)及內(nèi)部生銹明顯，也是本次試驗(yàn)?zāi)蛪簱舸┑闹匾?。雜質(zhì)對(duì)油漆等聚合物介電性能影響很大，尤其是導(dǎo)電雜質(zhì)和極性雜質(zhì)會(huì)大大增加聚合物的導(dǎo)電電流和極化度，使其介電性能嚴(yán)重惡化，在高電場(chǎng)強(qiáng)度下更容易發(fā)生放電擊穿。內(nèi)部生銹說明產(chǎn)品物料或內(nèi)部含有水分及氧，如果水分侵入絕緣內(nèi)部，將會(huì)造成介質(zhì)電損耗增加及擊穿電壓下降。

2.3 事故原因

CT 軀殼內(nèi)表面存在的主要問題為：軀殼內(nèi)表面磚紅底漆起泡及法蘭與軀殼接觸處油漆起皮。

(1)磚紅底漆起泡的主要原因：涂層未進(jìn)行烘干；被涂物表面殘存水分油污；壓縮空氣含有油污、水分；油漆本身質(zhì)量問題。

(2)法蘭與軀殼接觸處油漆起皮的主要原因：油漆附著力差；軀殼邊緣油漆超出軀殼，裝配時(shí)受法蘭面向內(nèi)力的作用，油漆受迫起皮。此外，也排除不掉油漆附著力差的可能性。附著力差有以下3種原因：被涂物表面有灰塵、粉塵；漆液中顏料成分過高；強(qiáng)溶劑造成咬底。

西電公司生產(chǎn)的500 kV LVQBT-500W2 電流互感器，其軀殼基本為外協(xié)廠提供，軀殼相關(guān)內(nèi)壁油漆噴涂也均由外協(xié)廠負(fù)責(zé)。

西電公司對(duì)油漆附著力的檢測(cè)方法是采用抽樣進(jìn)行劃格，用透明膠進(jìn)行粘連，若附著力大于10 N 即認(rèn)為合格。西電公司對(duì)供應(yīng)商的油漆質(zhì)量和相應(yīng)噴涂工藝的檢測(cè)手段相對(duì)滯后，技術(shù)監(jiān)督不到位，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)寬松。

通過對(duì)軀殼油漆外協(xié)廠家生產(chǎn)線進(jìn)行的全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別外協(xié)廠家的軀殼油漆處理工藝存在問題，這是造成軀殼油漆缺陷產(chǎn)生的主要原因。

(1)使用過期的油漆或使用未經(jīng)西電公司認(rèn)定的質(zhì)量較差的油漆，造成底漆起泡。

(2)噴砂完畢后未徹底清理干凈，部分死角存在灰塵，導(dǎo)致噴漆后油漆附著力差。

(3)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差造成零部件表面落塵，造成噴漆后的漆膜與零部件壁之間的結(jié)合力差。

3 結(jié)束語

缺陷產(chǎn)生的主要原因是西電公司對(duì)油漆外協(xié)廠家的生產(chǎn)過程失控，同時(shí)也反映出西電公司的密封工藝、表面處理工藝不良。為避免類似事故再次發(fā)生，要加大對(duì)外協(xié)廠家生產(chǎn)過程的監(jiān)控力度，并對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)質(zhì)量控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全可靠。