一起110kV電流互感器介損異常分析

李秀廣邱 志郭 飛朱文煒郭 林

（1.西安交通大學(xué)，西安 710049；2.國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，銀川 750001；3.呼和浩特供電局，呼和浩特 0100504；4.國網(wǎng)寧夏電力公司石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000）

一起110kV電流互感器介損異常分析

李秀廣1,2邱 志3郭 飛1,2朱文煒1郭 林4

（1.西安交通大學(xué)，西安 710049；2.國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，銀川 750001；3.呼和浩特供電局，呼和浩特 0100504；4.國網(wǎng)寧夏電力公司石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000）

本文對(duì)一起110kV電流互感器介質(zhì)損耗因數(shù)異常開展了試驗(yàn)分析，排除了因Garton效應(yīng)和粒子效應(yīng)引起設(shè)備介損變化的影響，最終判斷該電流互感器存在絕緣劣化引起介損值超標(biāo)，對(duì)今后測(cè)量分析有借鑒意義。

電流互感器；介質(zhì)損耗；絕緣劣化

介損試驗(yàn)時(shí)測(cè)量被試設(shè)備絕緣的介損值和電容量，判斷絕緣是否存在缺陷。介損試驗(yàn)對(duì)于判斷電氣設(shè)備絕緣的整體性缺陷較為靈敏，特別是對(duì)于普遍受潮、老化等缺陷尤為明顯。但在實(shí)際測(cè)量中，在低電壓下測(cè)量常因外電場(chǎng)的干擾得不出真實(shí)的介損值，要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行電壓下測(cè)量，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷被試設(shè)備的狀況。電氣設(shè)備絕緣劣化到一定程度后，在絕緣薄弱點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生局部放電，局部放電又會(huì)引起絕緣加劇劣化，使設(shè)備絕緣性能降低，如此形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生擊穿事故。

1 例行試驗(yàn)情況

2015年4月8日，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)112河玉線A、B、C三相電流互感器的介質(zhì)損耗、電容量、絕緣電阻進(jìn)行了測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與上一周期測(cè)試數(shù)值進(jìn)行了比對(duì)，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻、電容量測(cè)試未見異常，介質(zhì)損耗較上周期測(cè)試有所增長(zhǎng)，且A相介損tgδ%平均值為1.560，超過注意值，為此測(cè)量了末屏介損值，未見異常，測(cè)試數(shù)據(jù)詳見表 1。按照《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》（GDW 1168—2013）要求[1]，電流互感器主屏的tgδ%≤1，電容量初值差不超過±5%。該電流互感器型號(hào)為L(zhǎng)CWB6-110W2，額定電壓為110kV，絕緣介質(zhì)為油，絕緣類型為油紙電容性，正立式結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)日期為1998年8月。

表1 電流互感器介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，表明A、B相主屏介質(zhì)損耗超標(biāo)，于是對(duì)末屏介質(zhì)損耗進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果均正常，狀檢規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)為tanδ≤1.5%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同時(shí)間下tanδ是變化的，設(shè)備剛停運(yùn)不久的 tanδ和停運(yùn) 5h左右后的tanδ，增量高達(dá)36.2%。而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)溫度變化不大，排除了溫度的影響。不同時(shí)間下tanδ數(shù)據(jù)的增量，首先表明了介質(zhì)損耗粒子性影響的存在，同時(shí)變化過大又說明在油品試驗(yàn)合格的情況下，固體絕緣中的老化問題造成的纖維素等粒子的存在。

隨后將故障相電流互感器本體油樣取回進(jìn)行油色譜、微水、油介損試驗(yàn)，油色譜數(shù)據(jù)詳見表 2，試驗(yàn)結(jié)果證明該電流互感器油品質(zhì)量合格。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以進(jìn)行初步的分析，油色譜數(shù)據(jù)反映出兩只故障相電流互感器的油品質(zhì)量合格，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)與上周期相比較，沒有明顯變化，即電流互感器內(nèi)部沒有發(fā)生低能量的放電現(xiàn)象，沒有出現(xiàn)密封不嚴(yán)絕緣受潮現(xiàn)象。

表2 油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)

另外，在此次設(shè)備問題發(fā)現(xiàn)之前，該間隔電流互感器中，與現(xiàn)有A、B兩相為同型號(hào)的LCWB6-110W2的C相，已經(jīng)由于介質(zhì)損耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格進(jìn)行了更換，現(xiàn)有C相型號(hào)為L(zhǎng)B6-126GYW2的電流互感器為更換后的電流互感器。

在2011年3月16日的試驗(yàn)中，當(dāng)時(shí)故障相C相的介質(zhì)損耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

從表2可以看出，該間隔電流互感器三相測(cè)量數(shù)據(jù)相似，同樣是介質(zhì)損耗超過標(biāo)準(zhǔn)限值的問題，與此次A、B相出現(xiàn)的問題類似。

表3 C相介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 高壓介損試驗(yàn)

針對(duì)介質(zhì)損耗超過標(biāo)準(zhǔn)限值的問題，考慮進(jìn)行額定電壓下的介損試驗(yàn)，用來排除粒子的存在對(duì)tanδ的影響，并且在狀檢規(guī)程中也明確指出，當(dāng)發(fā)現(xiàn)介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在問題時(shí)，要進(jìn)行高電壓下的介損試驗(yàn)。于是對(duì)A、B兩相進(jìn)行了額定電壓下的介損試驗(yàn)，試驗(yàn)原理如圖1所示，其中Cn為標(biāo)準(zhǔn)電容器，Cx為試品，測(cè)量結(jié)果詳見表 4，與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比如圖2、圖3所示。

圖1 高壓介損測(cè)量原理圖

表4 高壓介損測(cè)量結(jié)果

圖2 A相介損變化曲線

通過對(duì)比曲線圖 1、圖 2不難看出，外施電壓從 20kV開始，介質(zhì)損耗測(cè)量值隨著所加試驗(yàn)電壓的升高而降低，其中A相介損值增量為28%，B相介損值增量為27%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值0.3%。

圖3 B相介損變化曲線

3 故障原因分析

發(fā)現(xiàn)tanδ超標(biāo)問題，在排除電場(chǎng)、磁場(chǎng)、空間T型網(wǎng)絡(luò)的干擾和外部臟污等問題后，對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)本身就可以形成結(jié)論，這里主要由兩個(gè)方面進(jìn)行分析，一方面Garton效應(yīng)，另一方面是粒子效應(yīng)。

1）介質(zhì)中存在Garton效應(yīng)[2]：因?yàn)榻橘|(zhì)中存在帶電粒子，在較高電場(chǎng)的作用下，粒子發(fā)生極化效應(yīng)，使得原來離散于介質(zhì)中的粒子發(fā)生了極化（如圖3所示），粒子分布在了介質(zhì)的兩級(jí)，從而影響了交流電場(chǎng)下介質(zhì)損耗的有功分量的通路（如圖4所示）所示，進(jìn)而發(fā)生了隨電壓增高介質(zhì)損耗降低的現(xiàn)象。從圖2、圖3來看，A、B兩相電流互感器的tanδ隨著試驗(yàn)電壓升高而出現(xiàn)了明顯下降，類似Garton效應(yīng)原理，但A相在72kV電壓下tanδ仍然超過標(biāo)準(zhǔn)值，這說明了該電流互感器絕緣介質(zhì)還存在一定的問題，而在運(yùn)行電壓下測(cè)到的介質(zhì)損耗更能反映其介質(zhì)絕緣的狀況。

圖4 粒子極化圖

2）從離子的角度講，在較高的電場(chǎng)作用下，油中膠體型帶電粒子在交變工作電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)受到紙纖維阻攔，而這種阻攔隨電場(chǎng)強(qiáng)度增加而有明顯的規(guī)律。因此，含有膠體型帶電粒子的絕緣油損耗因數(shù)隨電場(chǎng)強(qiáng)度提高減小得多[3]；由于膠體型微粒包括微生物等有時(shí)會(huì)存在于油品中，其粒子直徑要小于濾紙的孔徑，在常規(guī)的加熱濾油等措施下，無法將其濾除。油紙絕緣中，這種粒子的離散性和在較高電場(chǎng)下的極化在相關(guān)文獻(xiàn)和經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)得到了證實(shí)，即對(duì)剛停運(yùn)的設(shè)備立即做介質(zhì)損耗試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要比設(shè)備停運(yùn)幾小時(shí)后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)小（表1設(shè)備剛停和停了幾小時(shí)復(fù)測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，差距較大，從側(cè)面說明了粒子影響很大），這也要求停運(yùn)較長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)備，要先進(jìn)行1～2h工作電壓下的耐壓試驗(yàn)，排除這種粒子極化效應(yīng)的影響，才能使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加較為真實(shí)的反映出設(shè)備的狀況?？紤]到這種粒子效應(yīng)的存在會(huì)影響的介質(zhì)損耗的大小，我們進(jìn)行了額定電壓的試驗(yàn)。但試驗(yàn)結(jié)果介質(zhì)損耗雖有所下降，但依然超過了規(guī)程中要求的標(biāo)準(zhǔn)限值。

3）由于絕緣內(nèi)部老化問題的出現(xiàn)，固體絕緣中伴隨著老化產(chǎn)生的紙纖維[4-5]，隨著電壓的升高，紙纖維發(fā)生聚合，使得隨粒子發(fā)生碰撞聚合的起始電壓開始，粒子數(shù)目又發(fā)生逐步減少的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)介質(zhì)損耗出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

4）根據(jù)油色譜數(shù)據(jù)可知，雖然各項(xiàng)數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，但由A、B相與C相對(duì)比可知，A、B相的一氧化碳及二氧化碳含量明顯比C相高，說明為油紙絕緣有一定程度的劣化。

5）綜合以上分析，排除了各種干擾的影響，可以斷定設(shè)備存在絕緣劣化、介損超標(biāo)問題，應(yīng)對(duì)112河玉線A、B相電流互感器進(jìn)行更換。

藏與露。中國藝術(shù)的表達(dá)隱晦、委婉含蓄，而余蔭山房的空間布局則讓景觀在適合的時(shí)候、適當(dāng)?shù)牡胤斤@露出來，藏則是為了更好地顯露。余蔭山房欲于狹小的空間中營造開闊的空間意境，須合理安排景觀，并加以視線引導(dǎo)，往往廊之所引，景致所在，透過掛落、廊柱窺見園中一角，景觀忽隱忽現(xiàn)，藏露結(jié)合、相輔相成。

4 結(jié)論

1）在常規(guī)介質(zhì)損耗試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) tanδ不符合規(guī)程要求時(shí)，要進(jìn)行額定電壓下的介損試驗(yàn)，在排除各種干擾后，方能斷定設(shè)備是否異常。

2）設(shè)備停運(yùn)后，應(yīng)盡快對(duì)其進(jìn)行介損試驗(yàn)，如果長(zhǎng)時(shí)間未投運(yùn)的設(shè)備，應(yīng)在進(jìn)行介質(zhì)損耗試驗(yàn)前，進(jìn)行1～2h的耐壓試驗(yàn)。

3）鑒于互感器等設(shè)備的小容量特性，雖然油品質(zhì)量沒有發(fā)現(xiàn)問題，但其介質(zhì)損耗試驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的潛在缺陷依然要給予非常高的重視。

4）微觀理論下的介質(zhì)的粒子特性，能夠較為全面和準(zhǔn)確的解釋介質(zhì)損耗值的各種變化以及趨勢(shì)，對(duì)于工程試驗(yàn)人員也有很大的幫助，能夠分析出設(shè)備潛在的危害和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表征出的現(xiàn)象本質(zhì)。

5）判斷出設(shè)備出現(xiàn)老化、劣化、受潮等現(xiàn)象要仔細(xì)分析其中原因，排除固有粒子的影響，如極化、膠體粒子引起的增大或減小外，對(duì)于依舊存在的試驗(yàn)數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)限制的設(shè)備要給予足夠的重視，防止劣化現(xiàn)象蔓延引發(fā)電網(wǎng)設(shè)備的安全性。

6）排查運(yùn)行20年以上的電流互感器，尤其是同批次同型號(hào)的電流互感器，縮短試驗(yàn)周期，如有同類情況，則應(yīng)提前采取相應(yīng)措施。

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圖6 10kV金山線串補(bǔ)前后的電壓分布比對(duì)

5 結(jié)論

快速開關(guān)型串補(bǔ)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、對(duì)系統(tǒng)影響小、安裝方便、造價(jià)低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別將其用于農(nóng)網(wǎng)“魚刺”狀網(wǎng)絡(luò)的低電壓治理，有著十分顯著的效果。

采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)，可做到有低電壓提升低電壓，無低電壓預(yù)防低電壓，變被動(dòng)治理為主動(dòng)預(yù)防，因此應(yīng)積極推廣。

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作者簡(jiǎn)介

宋秀芳（1985-），北京人，本科，工程師，主要從事新設(shè)備起動(dòng)和無功電壓管理工作。

Analysis of the Excess Factor of Dielectric Loss Factor of 110kV Current Transformer

Li Xiuguang1,2Qiu Zhi3Guo Fei1,2Zhu Wenwei1Guo Lin4
(1.School of Electrical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049；2.State Grid NingXia Electric Power Research Institute,Yinchuan 075001；3.Hohhot Power Supply Company,Hohhot 010050；4.Shizuishan Power Supply Filiale of State Grid Power Co.,Shizuishan,Ningxia 753000)

The author of 110kV current transformer dielectric loss value of abnormal development of the experimental analysis,excluding the Garton effect and particle effect caused by dielectric loss changes,judge the current transformer insulation deterioration caused by dielectric loss value is exceeded,for future measurement and analysis provide reference significance.

current transformer；dielectric loss；insulation deterioration

李秀廣（1981-）男，河北邢臺(tái)人，博士研究生，高級(jí)工程師，從事電氣設(shè)備技術(shù)監(jiān)督工作。