倒置式電流互感器氫氣及總烴超標(biāo)分析

高自偉，朱學(xué)成，瞿舜克，張 健

（1.黑龍江省電力科學(xué)研究院，哈爾濱 150036；2.黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150090）

為切實(shí)保證黑龍江省電網(wǎng)倒置式電流互感器運(yùn)行情況良好，開(kāi)展了66kV 及以上電壓等級(jí)的倒置式電流互感器普查工作。截至2012年12月，黑龍江省電力有限公司在運(yùn)66kV 至500kV 倒置式電流互感器1 108臺(tái)，其中500kV 0臺(tái)，220kV 292臺(tái)，110kV 546臺(tái)，66kV 270臺(tái)；共發(fā)現(xiàn)37臺(tái)倒置式電流互感器異常，其中500kV 電流互感器0臺(tái)，220kV 電 流 互 感 器2 臺(tái)，110kV 電 流 互 感 器29臺(tái)，66kV 電流互感器6臺(tái)。由于這些異常倒置式電流互感器油中溶解氣體色譜數(shù)據(jù)規(guī)律相似，都是氫氣及總烴超標(biāo)，所以在此僅列出一臺(tái)異常倒置式電流互感器進(jìn)行試驗(yàn)分析。

1 試驗(yàn)情況

該倒置式電流互感器型號(hào)為L(zhǎng)VB－110W3，2010年1月出廠，2010年10月投運(yùn)。對(duì)該倒置式電流互感器做了油中溶解氣體色譜試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》（國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）中規(guī)定，氫氣和總烴的體積比不超過(guò)150μL/L 和100μL/L，由表1可知，該臺(tái)倒置式電流互感器油中溶解氣體相關(guān)體積比（氫氣、總烴）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)值。

該臺(tái)倒置式電流互感器絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

Q/GDW 1168—2013 規(guī)定，電流互感器tanδ不超過(guò)0.8%，從表2可知，該臺(tái)互感器試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)定，且與歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比基本無(wú)變化。

表1 油中溶解氣體色譜數(shù)據(jù) μL/L

表2 電流互感器絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)

Q/GDW 1168—2013規(guī)定，絕緣油微水質(zhì)量濃度不超過(guò)35mg/L，tanδ不超過(guò)4%，擊穿電壓高于35kV，而該臺(tái)倒置式電流互感器絕緣油試驗(yàn)中，在環(huán)境溫度為21 ℃，濕度30%時(shí)，微水質(zhì)量濃度為11.0 mg/L，tanδ為0.029%，擊穿電壓為56.4 kV，各項(xiàng)指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。

2 故障特點(diǎn)及分析

倒置式電流互感器故障主要有3個(gè)特點(diǎn)：油中溶解氣體色譜分析數(shù)據(jù)異常的一般是氫氣和總烴含量超標(biāo)；通過(guò)普查，部分生產(chǎn)倒置式電流互感器的廠家故障率較高；絕緣電阻、tanδ及絕緣油微水等試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合Q/GDW 168—2008中的相關(guān)規(guī)定，但局部放電測(cè)量數(shù)據(jù)高于Q/GDW 168—2008中的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合部分異常電流互感器試驗(yàn)情況，氫氣及乙炔含量超標(biāo)分析如下。

a.環(huán)己烷脫氫反應(yīng)［1－2］。環(huán)己烷是變壓器油的成分之一。在設(shè)備投運(yùn)初期，油中有較多的環(huán)己烷，沒(méi)有或只有少量的氫，在電場(chǎng)和鎳的催化作用下，這時(shí)的脫氫反應(yīng)速度大于加氫反應(yīng)速度，氫濃度增高。經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，正逆反應(yīng)的速度逐漸接近，最后達(dá)到了平衡，此時(shí)油中氫氣濃度升至最大值。

b.制造工藝。倒置式電流互感器為金屬膨脹器密封，新的不銹鋼材料和金屬膨脹器可能在加工過(guò)程和焊接過(guò)程中吸附氫氣，如在設(shè)備組裝時(shí)清除氫氣不徹底，就會(huì)將其帶入互感器油中。投入運(yùn)行后，在油浸泡和電場(chǎng)作用下氫氣就會(huì)慢慢釋放出來(lái)。此外，電流互感器底箱及儲(chǔ)油框內(nèi)壁涂刷的絕緣漆干燥程度影響油中氫氣含量。

c.材質(zhì)原因。倒置式電流互感器二次線圈絕緣、鋁屏蔽罩殼材質(zhì)、鋁桿及其絕緣材料等對(duì)產(chǎn)氣有重要影響，生產(chǎn)廠家應(yīng)加強(qiáng)材質(zhì)管控。

d.組裝環(huán)境。倒立式電流互感器二次線圈繞制、鋁桿絕緣繞制等工藝對(duì)環(huán)境要求高，需要保證恒溫，濕度不宜過(guò)高，組裝環(huán)境直接影響電流互感器指標(biāo)控制。

e.氣泡放電。油中氣泡在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生局部放電，其特征氣體氫氣成分最多，其次是甲烷，伴隨產(chǎn)生乙炔。

對(duì)于氫氣含量超標(biāo)情況的這種家族性缺陷，故障類(lèi)型大多屬于非電氣故障產(chǎn)氫。由于油紙絕緣之間氫氣增加，致使絕緣強(qiáng)度下降，局部放電強(qiáng)度增加；局部放電將加速絕緣紙之間產(chǎn)氫速率，形成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致設(shè)備燒損。

3 處理措施及建議

對(duì)油中出現(xiàn)的單純氫氣超標(biāo)而水分含量又在合格范圍內(nèi)的異常倒置式電流互感器，可進(jìn)行一段時(shí)間的跟蹤試驗(yàn)。跟蹤試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)為色譜分析和微水分析；換油處理方法簡(jiǎn)單，但費(fèi)用較高，而且換油仍不能預(yù)計(jì)氫濃度升高的期限；利用設(shè)備停電檢修期間，從電流互感器上部裝上專(zhuān)用脫氣放油閥，接真空加油脫氣機(jī)，用真空泵抽真空，真空脫氣后需要保證倒置式電流互感器微正壓；異常電流互感器現(xiàn)場(chǎng)不能處理時(shí)，需要返廠維修。綜合以上情況，提出建議如下。

a.加強(qiáng)生產(chǎn)工藝流程控制。由于倒置式電流互感器生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，材質(zhì)選擇不當(dāng)都將導(dǎo)致互感器油中溶解氣體含量超標(biāo)，影響往往是同批次、同型號(hào)電流互感器故障率，生產(chǎn)廠家需要加強(qiáng)在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，用戶加強(qiáng)監(jiān)造力度和出廠試驗(yàn)見(jiàn)證，從源頭上盡量杜絕此類(lèi)故障的發(fā)生。

b.電流互感器設(shè)備合理選型。倒置式電流互感器優(yōu)點(diǎn)是提高了動(dòng)熱穩(wěn)定性，但抗震能力及運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題突出。倒置式電流互感器工藝復(fù)雜，內(nèi)控指標(biāo)要求嚴(yán)格，某些生產(chǎn)廠家工藝控制不嚴(yán)格，易導(dǎo)致氫氣含量超標(biāo)；同時(shí)絕緣油量少，運(yùn)行環(huán)境溫度低，導(dǎo)致油位變化顯著，易導(dǎo)致氣泡放電，破壞主絕緣。鑒于黑龍江省電網(wǎng)實(shí)際，建議優(yōu)先選擇正立式電流互感器。

c.開(kāi)展倒置式電流互感器隱患排查工作。針對(duì)同批次、同型號(hào)的開(kāi)展隱患排查工作，早發(fā)現(xiàn)、早治理；同時(shí)，對(duì)排查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的異常，宜根據(jù)實(shí)際情況采取相關(guān)積極有效措施。

［1］ 傅鐘.電流互感器油中氫濃度單項(xiàng)偏高的原因及處理［J］.湖南電力，2005，（5）：50－53.

［2］ 丁峰，劉炯明，許紅軍.電流互感器油中氫氣含量超標(biāo)分析和處理［J］.電氣工程，2009，（6）：49－51.