220 k V電流互感器故障分析及處理

王卓然,趙 軍,馮建萍,韓 光,邢 超

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司石家莊供電公司,石家莊 050051)

220 k V電流互感器故障分析及處理

王卓然1,趙 軍1,馮建萍2,韓 光1,邢 超1

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司石家莊供電公司,石家莊 050051)

針對某變電站220 k V電流互感器故障情況,從帶電檢測、停電試驗及設備解體等方面進行分析,認為電流互感器芯體繞制過程中包扎不緊密、內部存在空氣間隙及真空干燥不徹底是造成電流互感器故障的主要原因,并提出相應的處理及防范措施,避免類似故障發(fā)生。

電流互感器;故障分析;帶電檢測;停電試驗;設備解體

電流互感器作為測量、計量、保護等元件,在電力系統(tǒng)中起著重要作用,其運行的可靠性,直接關系到電網能否安全穩(wěn)定運行。電流互感器發(fā)生故障不但會造成自身損壞,還可能引起保護誤動、設備跳閘,造成電網安全事故。以下就一起某變電站220 k V電流互感器低能量放電故障進行分析。

1 故障情況介紹

2016年11月22日,石家莊某220 k V變電站運行人員在對變電站進行例行帶電檢測時發(fā)現(xiàn)220 k V 201電流互感器V相相對介質損耗因數(shù)較U、W兩相數(shù)值偏大,但未超過規(guī)程要求的注意值。該支互感器型號為LB-220型,額定電壓220 k V,額定電流1 600 A,額定電流比2×(800-1 250)/5 A,2016年4月出廠,2016年6月投運。對該互感器帶電取油樣進行色譜分析,發(fā)現(xiàn)氫氣含量17 749.61μL/L,總烴含量2 080.23μL/L,乙炔含量3.69μL/L,均超過注意值,與交接試驗時相比增長明顯。三比值計算結果為110,判斷為低能量放電故障[1]。隨后對該互感器進行停電處理,結合外觀檢查,發(fā)現(xiàn)其膨脹器防塵罩頂蓋被頂起。

2 故障原因分析

2.1 停電試驗

2.1.1 介質損耗試驗

現(xiàn)場對該電流互感器進行停電診斷試驗[2],用10 k V正接法測得主絕緣介質損耗值為0.347%,電容量為910.6 p F,未超出規(guī)程中注意值,但對比U、W相增長較為明顯,測試數(shù)據(jù)見表1。絕緣電阻測試未見異常。

表1 介質損耗及電容量測試數(shù)據(jù)

為進一步分析缺陷原因,對該電流互感器進行解體前試驗,增加絕緣油耐壓及介質損耗試驗、一、二次繞組直流電阻試驗、高壓介質損耗試驗和局部放電試驗。

取絕緣油進行耐壓及介質損耗試驗,油耐壓值為65 k V,介質損耗值為0.73%,均符合規(guī)程要求。主絕緣介質損耗值為0.399%,電容量為920.1 p F,末屏介質損耗值與電容量分別為0.283%和801.6 p F,絕緣電阻值未見異常。

對互感器做高壓介質損耗試驗進行進一步診斷,根據(jù)規(guī)程要求,測量電壓從10 k V到Um/3,介質損耗值增量不應超過±0.003,電容量變化量不得大于1%。試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 高壓介質損耗、電容量數(shù)據(jù)

雖然試驗中介質損耗值增量不到0.3%,但數(shù)值隨試驗電壓升高而升高,當逐步降壓測量時,曲線又重合形成閉口環(huán)路狀。該跡象為絕緣中存在氣隙的表現(xiàn),介質損耗值在試驗電壓達到氣體起始游離電壓之前保持穩(wěn)定,隨著電壓升高,氣體開始游離,介質損耗值急劇增大,曲線出現(xiàn)轉折。逐步降壓測量時,由于氣體放電隨時間和電壓的增加而增強,故介質損耗值高于升壓時相同電壓下的值,直至氣體放電終止,曲線重合[3]。介質損耗與試驗電壓關系見圖1。做一、二次繞組直流電阻試驗,數(shù)據(jù)無異常。

圖1 介質損耗與試驗電壓關系

2.1.2 局部放電試驗

對該電流互感器進行局部放電試驗以進一步檢查其絕緣性能。起始放電電壓為40 k V,放電量達到500 pC,遠超規(guī)程中20 pC的要求[4],熄滅電壓為32 k V。局部放電圖譜見圖2,根據(jù)局部放電圖譜分析,應是油紙絕緣介質受潮的表現(xiàn)。

圖2 局部放電圖譜

2.2 解體檢查

對故障電流互感器進行解體檢查,該互感器內部電容屏分為10個主屏,每兩個主屏之間布置4個端屏。對內部10個屏劃芯的過程中,逐屏測量絕緣電阻,未見異常。測量屏間和末屏對所有屏的介質損耗與電容量,試驗結果見表3。

表3 電容屏介質損耗、電容量數(shù)據(jù)

末屏對所有屏的介質損耗及電容量無異常,測量屏間介質損耗及電容量時發(fā)現(xiàn)2-3,4-6屏之間介質損耗值明顯偏大,初步推斷故障位置在2 -3、4-6屏。

進一步解體發(fā)現(xiàn),電流互感器第4-6屏之間絕緣油發(fā)生劣化,鋁箔與絕緣紙之間有粘性拉絲,已形成X蠟,解體現(xiàn)場情況見圖3、圖4。

圖3 解體現(xiàn)場

圖4 絕緣油劣化情況

2.3 結果分析

綜合帶電檢測、油色譜試驗、停電試驗數(shù)據(jù)判斷,電流互感器內部存在低能量放電缺陷。設備解體后發(fā)現(xiàn),電容屏第4-6屏之間絕緣油劣化,有X蠟生成。綜合以上結果分析,造成缺陷的原因是:廠家在生產過程中工藝控制不嚴,電容芯體繞制過程中包扎不緊密,導致在絕緣層間存在空氣間隙;第4-6屏為中間屏,真空干燥時干燥不徹底,內部有水分殘留;設備在運行電壓下發(fā)生局部放電,絕緣油劣化,產生X蠟并析出氫氣、乙炔等故障氣體,造成膨脹器頂起、油色譜超標、介質損耗值增大。

3 處理及防范措施

a.對同廠家同批次的設備加強監(jiān)測。根據(jù)國家電網公司印發(fā)的變電設備帶電檢測項目、周期及技術要求,220～500 k V電流互感器運維單位每年需做一次相對介質損耗、相對電容量比值測試。對于該批次設備可縮短檢測周期,并對具備測試條件的電流互感器增加高頻局部放電檢測。多種檢測手段同時進行,有助于全面掌握設備運行狀態(tài)。同時應結合停電機會進行試驗,徹底排查缺陷設備。

b.為避免此類故障再次發(fā)生,應全面加強帶電檢測、在線監(jiān)測,提前發(fā)現(xiàn)并消除設備隱患。應督促廠家加強生產制造過程中的工藝把控,確保產品生產環(huán)境合格、使用材料合格、制造工藝合格,必要時可派遣人員駐廠監(jiān)造。

4 結束語

電流互感器的穩(wěn)定運行是電網安全的重要保障。通過對一起電流互感器膨脹器冒頂故障的深入分析,確定故障的主要原因是互感器芯體繞制過程中包扎不緊密,內部存在空氣間隙及真空干燥不徹底。為避免類似故障再次發(fā)生,應督促廠家加強生產制造過程中的工藝把控,同時應加強設備入網后的帶電檢測及在線監(jiān)測。

[1] DL/T 722-2014,變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].

[2] 李建明,朱 康.高壓電氣設備試驗方法(第2版)[M].北京:中國電力出版社,2013.

[3] 馬光俠,魏亞斌.電力設備高電壓介質損測量實例分析[J].華北電力技術.2003(3):50-51,54.

[4] DL/T 596-1996,電力設備預防性試驗規(guī)程[S].

本文責任編輯：谷麗娜

Fault Analysis and Treatment on 220 k V Current Transformer

Wang Zhuoran1,Zhao Jun1,Feng Jianping2,Han Guang1,Xing Chao1
(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China; 2.State Grid Hebei Electric Power Company Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050051,China)

This paper presents the fault analysis of a 220 k V current transformer.Based on the results of live detection,routine tests and disassembly examination,it is considered that the main cause of the failure is the air and moisture remained in the winding during the wrapping and drying processes.Some preventive measures will be mentioned after the analysis to avoid similar faults.

current transformer;fault analysis;live detection;routine test;disassembly examination

TM452

B

10019898(2017)02004403

20170109

王卓然(1987-),男,工程師,主要從事變電設備狀態(tài)檢測及評價工作。