220 kV電流互感器故障分析及處理措施

黃偉東

摘 要：電流互感器（簡稱“CT”）是電力系統(tǒng)中的重要元件，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。對一起220 kV SF6電流互感器發(fā)生故障的原因進(jìn)行了分析，并采取了處理措施，說明了常規(guī)絕緣試驗(yàn)不能有效檢測出隱蔽性缺陷，需要開展紅外檢測和相對介質(zhì)損耗因數(shù)等項(xiàng)目，以確保電網(wǎng)安全。

關(guān)鍵詞：SF6電流互感器；絕緣試驗(yàn)；紅外檢測；介質(zhì)損耗

中圖分類號：TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.147

1 電流互感器故障情況

1.1 情況簡介

某電站選用中山市泰峰電氣有限公司生產(chǎn)的220 kV SF6電流互感器，型號為LVQB-220W2，2009-12出廠，2010-04投運(yùn)。在一次日常巡視中，某變電站發(fā)現(xiàn)這臺220 kV SF6電流互感器的膨脹器異常升高，隨即將其退出運(yùn)行，隔絕了事故隱患，避免事故擴(kuò)大化。

1.2 歷次絕緣試驗(yàn)

經(jīng)查閱該組電流互感器歷次的絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在C相故障發(fā)生前后各相的電容量變化不大。2013年以前，各相之間的介損較為接近。2015年，C相介損比上次增長約54%，但仍小于國網(wǎng)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中的注意值0.7%. 故障后，C相介損略微增大，仍在標(biāo)準(zhǔn)注意值范圍內(nèi)。

1.3 故障后的色譜數(shù)據(jù)

GB/T 7252—2010《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中規(guī)定，對于220 kV電流互感器，乙炔小于等于1 μL/L（注意值），氫氣小于等于150 μL/L（注意值），總烴小于等于100 μL/L（注意值）。由故障后色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，C相各項(xiàng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超注意值。另外，B相的氫氣和總烴遠(yuǎn)超注意值，乙炔與注意值接近，運(yùn)行狀況、歷次絕緣試驗(yàn)均未見異常。利用三比值分析法，B相、C相編碼均為110，判斷為低能放電，不同電位之間的火花放電。表1為電流互感器故障后的色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 電流互感器解體情況

2.1 結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)解體后對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定該電流互感器一次繞組為“U”形結(jié)構(gòu)，采用油紙電容型絕緣，共有10個主屏，每個主屏由導(dǎo)電的電屏（鋁箔）和絕緣紙組成。為使內(nèi)層絕緣易于干燥，鋁箔上有均勻的小孔。其中，最內(nèi)層的電屏（又稱“零屏”）與一次繞組直接連接，“U”形結(jié)構(gòu)兩側(cè)的零屏有聯(lián)結(jié)線；最外層的電屏（又稱“末屏”“地屏”）通過編織銅帶引至二次端子箱后接地。為改善電場分布，在2個主屏端部之間設(shè)有較短的端屏。

一次繞組底部穿有6支鐵芯，每支鐵芯外各繞有1組二次繞組。

2.2 解體情況

將C相電流互感器解體，發(fā)現(xiàn)絕緣油色澤良好，一次繞組串、并聯(lián)接線板未見異常，末屏接地未見異常。

電容屏解體檢查，從第6屏開始至第4屏，出現(xiàn)區(qū)域?qū)挾燃s10 cm的X臘，絕緣紙發(fā)硬并有輕微褶皺，鋁箔上未見放電痕跡?！癠”形一次繞組表面光滑，無毛刺及損傷。

解體鐵芯，發(fā)現(xiàn)有部分硅鋼片絕緣損壞，出現(xiàn)過熱、局部放電現(xiàn)象。

3 故障原因分析

3.1 絕緣紙褶皺

由于電容屏絕緣紙有褶皺部位，所以注油后絕緣層間空隙變成油隙。依據(jù)電場理論，復(fù)合絕緣中電場的分布與介電常數(shù)成反比。絕緣油的介電常數(shù)（約為2.2）比油紙絕緣（約為3.7）要小，而絕緣油的擊穿場強(qiáng)比油紙絕緣低得多。于是，在油紙絕緣中，在交流電壓作用下的油層為薄弱環(huán)節(jié)。油隙被擊穿后，絕緣油產(chǎn)生氣體。電容屏絕緣紙包扎緊密，屏間相對封閉，初始局部放電產(chǎn)生的氣體向周圍擴(kuò)散有限，加之X臘進(jìn)一步阻止氣體交換，氣體超出油的溶解能力后形成氣泡。氣體的介電常數(shù)更?。s為1），局部放電發(fā)展為故障區(qū)域大范圍的氣泡放電，油裂解產(chǎn)生大量氣體并析出，致使膨脹器異常升高。

故障初期，局部放電區(qū)域小，產(chǎn)生的氣體少，低電壓介質(zhì)損耗試驗(yàn)反應(yīng)不明顯。

故障晚期，局部放電快速發(fā)展。如果不能及時發(fā)現(xiàn)，會因內(nèi)部壓力過高而發(fā)生爆炸。這個階段，故障區(qū)域有大量X臘析出、沉積，溫度升高，電流互感器表面出現(xiàn)明顯的溫差。

3.2 鐵芯硅鋼片絕緣損壞

鐵芯中硅鋼片的質(zhì)量不佳，鐵芯損耗大，使得運(yùn)行時的溫度較高，硅鋼片表面的絕緣漆碳化，層間短路，導(dǎo)致鐵芯損耗進(jìn)一步增大，溫度升高，形成惡性循環(huán)。在長期的運(yùn)行過程中，絕緣油受熱分解、局部放電產(chǎn)生大量氫氣及部分烴類，使膨脹器異常升高。電容屏的環(huán)境相對封閉，油中溶解的氣體不易滲入，介質(zhì)損耗試驗(yàn)反應(yīng)不明顯。

依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》對電流互感油中溶解氣體的分析試驗(yàn)規(guī)定：制造商明確禁止取油樣時，宜作為診斷性試驗(yàn)。實(shí)際運(yùn)行中，電流互感器由于油量少、采用全封閉微正壓結(jié)構(gòu)等原因，廠家要求不用取油樣。而一次對末屏介損試驗(yàn)，測量介質(zhì)損耗因數(shù)與電容量，末屏介損試驗(yàn)測量末屏對二次、外殼的介質(zhì)損耗因數(shù)與電容量，它們主要針對整體受潮、劣化故障，不能有效地發(fā)現(xiàn)鐵芯過熱、局部放電導(dǎo)致的油分解缺陷，以及電容屏初期缺陷。這就埋下了一定的安全隱患。

4 電流互感器常見故障分析及處理

由上述案例分析可知，現(xiàn)有的常規(guī)絕緣試驗(yàn)不能有效、靈敏地發(fā)現(xiàn)某些初期的局部放電缺陷；油色譜試驗(yàn)雖可發(fā)現(xiàn)早期缺陷，但由于微正壓的結(jié)構(gòu)等原因不易開展。因此，電流互感器的安全運(yùn)行存在隱患。

4.1 異常運(yùn)行的處理

運(yùn)行中的電流互感器可能出現(xiàn)開路、發(fā)熱、冒煙、聲響異常、繞組螺栓松動等異?，F(xiàn)象。運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)的異常情況判斷處理。比如用試溫蠟片檢查電流互感器的發(fā)熱程度，從聲音和表計(jì)指示情況辨別電流互感器的二次回路是否為開路。開路時，電流表指示為零，電能表不轉(zhuǎn)、有“嗡嗡”聲，電流互感器本身有“吱吱”的放電聲音或異音，端子排可能燒焦。如果發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，即認(rèn)為電流互感器二次回路有開路故障。運(yùn)行中的電流互感器出現(xiàn)上述故障之一者，應(yīng)立即退出運(yùn)行。

4.2 運(yùn)行中聲音不正?；蜩F芯過熱的處理

4.2.1 運(yùn)行中聲音不正常或鐵芯過熱的原因

運(yùn)行中的電流互感器在過負(fù)荷、二次回路開路、絕緣損壞而發(fā)出的放電等情況下，都會產(chǎn)生異常聲音；對于半導(dǎo)體漆涂刷的不均勻造成局部電暈，以及夾緊鐵芯的螺栓松動，也會產(chǎn)生較大的聲音；電流互感器鐵芯過熱，可能是由于長時間過負(fù)荷或二次回路開路引起鐵芯飽和而造成的。

4.2.2 處理措施

在運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)聲音不正常或鐵芯過熱時，首先應(yīng)觀察并通過儀表等來判斷引起故障的原因。如果是過負(fù)荷造成的，應(yīng)將負(fù)荷降低到額定負(fù)載下，并繼續(xù)監(jiān)視和觀察；如果是二次回路開路引起的，應(yīng)立即停止運(yùn)行或?qū)⒇?fù)荷降到最低限度；如果是絕緣破壞造成的放電現(xiàn)象，應(yīng)及時更換電流互感器。

4.3 二次回路開路處理

4.3.1 二次回路開路的故障現(xiàn)象

由于鐵芯中磁通飽和，在二次側(cè)可能產(chǎn)生高壓（數(shù)千伏至上萬伏），在二次回路開路點(diǎn)可能有放電現(xiàn)象，出現(xiàn)放電火花及放電聲；鐵芯可能因磁通飽和引起損耗增加而發(fā)熱，使絕緣材料產(chǎn)生異味，并有異常聲音；過電流互感器二次側(cè)相連接的電流表指示可能搖擺不定或無指示，電能表轉(zhuǎn)速可能出現(xiàn)異常。

4.3.2 處理措施

在運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開路，應(yīng)盡可能及時停電處理。如果不允許停電，應(yīng)盡量降低一次負(fù)載電流，然后在保證人體與帶電體保持安全距離的情況下，用絕緣工具在開路點(diǎn)前用短路線將電流互感器二次回路短路，再將故障排除，最后將短路線拆除。在操作過程中，要有人監(jiān)護(hù)，注意人身安全。

5 結(jié)束語

總之，電流互感器承擔(dān)著對一次設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視、測量和保護(hù)的重要任務(wù)。如果嚴(yán)重?fù)p壞，會造成誤動、拒動，甚至引發(fā)停電。因此對于互感器的故障，應(yīng)予以必要的重視，對故障現(xiàn)象、原因進(jìn)行深入分析，并采取相應(yīng)的處理措施，及時采取技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測、分析，及時消除事故隱患，避免同類事故再次發(fā)生，以保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王海濱，劉忠順，于豐友.220 kV電流互感器故障分析及防范措施[J].變電檢修技術(shù)，2012（01）.

[2]羅悅.淺談220 kV電流互感器的故障分析與處理[J].科技展望，2014（18）.

〔編輯：劉曉芳〕