一起220kV變電站低壓側(cè)電流互感器爆炸原因分析

孫明楚

摘 要：電流互感器在整個(gè)電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，屬于傳感器設(shè)備，通常情況下電流互感器被設(shè)置于一次回路內(nèi)部，實(shí)際工作中可能遭受各類電壓的沖擊，以及受到多種潮氣、腐蝕性氣體等的影響，從而發(fā)生爆炸事故。本文結(jié)合一起220kV變電站低壓端互感器爆炸事故，分析了爆炸成因以及解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；低壓端；電流互感器；爆炸成因

中圖分類號(hào)：TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

電力設(shè)備是整個(gè)電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全，應(yīng)該加大對(duì)其測(cè)試、監(jiān)督與管理。在變電站內(nèi)部應(yīng)用的電流互感器，發(fā)揮著變流、隔離、測(cè)量、保護(hù)等功能，從而維護(hù)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)電流互感器發(fā)生故障，則可能使得整個(gè)電力系統(tǒng)受到影響，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞴δ苁С?，則可能導(dǎo)致不能組建二次回路，保護(hù)性設(shè)備也無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.事故變電站的基本情況

某變電站為220kV電壓，該站主變低壓端電流互感器出現(xiàn)爆炸故障，使得對(duì)應(yīng)的開關(guān)系統(tǒng)也發(fā)生跳閘，系統(tǒng)供電中斷，出現(xiàn)故障危機(jī)。出現(xiàn)事故的變電站，其主變?nèi)萘窟_(dá)到50MVA，而且存在不同的電壓等級(jí)，最高為220kV，最低為35kV，低壓端母線選擇了單母線分列工作模式，存在若干出線，負(fù)責(zé)為各大用戶提供電能服務(wù)。爆炸事故未發(fā)生前，主變接線以及母線運(yùn)行情況如圖1所示。

系統(tǒng)發(fā)生故障之前，主變以及對(duì)應(yīng)的開關(guān)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表1。

2.故障調(diào)查與成因分析

經(jīng)過檢修人員對(duì)變電站低壓端進(jìn)行全方位的檢測(cè)，最終看到：2號(hào)主變第一套差動(dòng)保護(hù)發(fā)出動(dòng)作，主變的三側(cè)開關(guān)斷開，從中看到35kV低壓端的B相開關(guān)發(fā)生開爆現(xiàn)象，而且開關(guān)也出現(xiàn)了腐蝕變質(zhì)、焦化等問題，余下的一次設(shè)備則處于常規(guī)狀態(tài)。對(duì)此對(duì)故障裝置加以調(diào)整，使其進(jìn)入檢修模式，而且不同班組、人員也及時(shí)進(jìn)入搶修狀態(tài)，檢修中發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變自身沒有損耗，保持完好，高壓、低壓以及中壓等的絕緣度也處于合理狀態(tài)，然而，低壓端絕緣卻相對(duì)較低，對(duì)其直流電阻進(jìn)行測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常問題，繞組變形絕緣也合格，對(duì)此得出結(jié)論：2號(hào)主變保護(hù)設(shè)備處于常規(guī)狀態(tài)，低壓端二次故障回路則被隔離，能夠重新回歸運(yùn)行。

根據(jù)故障調(diào)查結(jié)果來及時(shí)對(duì)其成因加以分析，對(duì)此應(yīng)該重點(diǎn)鎖定電流互感器，可以通過解剖試驗(yàn)、測(cè)試等方式來分析檢測(cè)，經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試與操作發(fā)現(xiàn)，電流互感器的一次繞組存在放電現(xiàn)象，主要對(duì)象為：二次繞組。同時(shí)，實(shí)際放電的部位缺少絕緣材料包裹，逐漸失去了絕緣保護(hù)。同時(shí)，經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)：無論是繞組絕緣層分布不均，局部質(zhì)地或薄或厚。

根據(jù)觀察所得的現(xiàn)象，結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行深入分析得出：低壓端電流互感器由于長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行，在其一、二次繞組中間會(huì)受到電流與電壓的沖擊與影響，從而導(dǎo)致他們之間的材料絕緣受損，如果得不到及時(shí)維護(hù)與調(diào)整，則可能發(fā)生絕緣擊穿問題，絕緣度得不到保證，則意味著整個(gè)互感器處于高危狀態(tài)，也可能造成互感器高壓繞組接地，在這種情況下，低壓系統(tǒng)的B相電壓降至0，其他兩相則升高到一定程度，處于線電壓水平。

從故障錄波圖中能夠看到，當(dāng)故障發(fā)生0.90秒后，低壓端互感器以及中性線有大量的變形性電流留出，其數(shù)值較大達(dá)到270A，這一電流屬于發(fā)生短路故障之前，錄波器中所記載的電流極值，因?yàn)槎搪冯娏鬟^大，則可能造成錄波器不能及時(shí)記下電流。按照規(guī)定的公式來計(jì)算，一次電流值達(dá)到十萬安，然而，根據(jù)電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)程與理論，此變電站35kV母線發(fā)生短路故障時(shí)，極端運(yùn)行模式下，短路極值只有2萬A，這就意味著之前所形成的270A電流不是二次電流。結(jié)合錄波器提供的數(shù)據(jù)模型看到：0.8秒范圍內(nèi)B相由于電壓較高，對(duì)電流互感器二次繞組發(fā)生較強(qiáng)的作用，使得其外圍的絕緣層受損，在這種情況下則將導(dǎo)致繞組之間放電現(xiàn)象，使得一次對(duì)二次放電，兩路電流也逐漸混亂、混合。然而，因?yàn)榉烹姵霈F(xiàn)在專用繞組和測(cè)量繞組二者中間，保護(hù)繞組則大體處于完好無損狀態(tài)，同時(shí)，35kV未實(shí)施接地處理，也沒有出現(xiàn)短路故障，所以，對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備與保護(hù)設(shè)備等都能完好地工作。2號(hào)主變的保護(hù)都未能開啟運(yùn)行，也未發(fā)生出口跳閘現(xiàn)象。

變電站低壓端B相出現(xiàn)接地時(shí)，則將導(dǎo)致C相電壓較高，上升至線電壓，變電站C相互感器其絕緣受損部位絕緣度較差，出現(xiàn)了被擊穿問題，從而造成C相接地。2號(hào)主變低壓端B相電流互感器會(huì)流經(jīng)大地同其所供應(yīng)的用戶的C相電容器之間聯(lián)系，最終出現(xiàn)了BC相間接地短路。

3.總結(jié)分析

（1）經(jīng)過對(duì)這一起變電站低壓端電流互感器爆炸故障的分析，發(fā)現(xiàn)其一次繞組、二次繞組中間的絕緣層質(zhì)地不均勻，特別是絕緣層較薄的部位甚至出現(xiàn)了非絕緣性雜質(zhì)，其絕緣性能有限，難以抵御多種不良因素的干擾，例如：強(qiáng)電壓沖擊、腐蝕性空氣、水分侵蝕等，導(dǎo)致絕緣側(cè)絕緣性能不斷降低，直至被擊穿受損。

（2）電流互感器自身的性能、質(zhì)量等也將影響著整個(gè)變電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，特別是絕緣材料質(zhì)量，以及各個(gè)用戶的各項(xiàng)設(shè)備也可能出現(xiàn)較薄的部位，這就需要管理部門強(qiáng)化監(jiān)管，加大對(duì)互感器絕緣的檢驗(yàn)力度，控制不良事故的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸常規(guī)工作狀態(tài)下很容易受損，對(duì)此需要積極調(diào)整襯套，來有效預(yù)防間隙變大，而且要主語襯套的選配，通常優(yōu)選耐磨類型。由于銅具有良好的抗磨性，為了減少磨損、控制爆裂問題，就要選擇添加銅套的方式，銅套外圍可以憑借防爆螺紋同外殼妥善結(jié)合，其內(nèi)側(cè)同轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的連接充當(dāng)圓筒的結(jié)合面，為了達(dá)到防爆規(guī)定，如果磨損不斷嚴(yán)重，則要更新銅套，確保設(shè)備達(dá)到防爆的規(guī)定。

（3）要注重電動(dòng)云臺(tái)出線的選配，一般以永久性電纜為最佳，要求設(shè)計(jì)者對(duì)其進(jìn)行澆封處理，具體長(zhǎng)度應(yīng)該在2cm以上，所引出的電纜長(zhǎng)度也要在2m以上，可以把線澆封于轉(zhuǎn)動(dòng)軸內(nèi)部。

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