倒立式220kV電流互感器噴油故障的分析和預防

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(1.國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學研究院，新疆 烏魯木齊 830011;2.國網(wǎng)巴州供電公司，新疆 庫爾勒 841000)

1 引言

2015年7月29日，X公司X變電站2250母聯(lián)B相互電流感器(下文簡稱CT)發(fā)生鼓帽故障，金屬膨脹器不可恢復性徹底膨脹，并伴有噴油現(xiàn)象，該間隔被迫停運，更換新的電流互感器。

2013年到2105年間，新疆地區(qū)先后有某廠家近10臺倒立式CT正常運行期間，發(fā)生鼓帽噴油故障，本文以220kV某變電站2250母聯(lián)B相CT為例，詳細介紹了該類型故障CT的特點和數(shù)據(jù)特征以及解體檢查情況。

2 測試項目及數(shù)據(jù)分析

對庫米什變電站2250母聯(lián)B相CT開展了油色譜檢測、高電壓介損、局部放電以及額定電壓下長時間加壓側(cè)溫升的試驗。

2.1 油試驗數(shù)據(jù)

表1 故障后油色譜數(shù)據(jù)(μL/L)

油色譜檢測數(shù)據(jù)是CT從現(xiàn)場拉回高壓試驗大廳后，試驗前以及試驗后24小時的油樣檢測結果。從試驗結果看，氫氣含量遠超標準規(guī)定的150μL/L的警示值， CH4和C2H6均有增長，并且含有微量C2H2，說明CT由高濕度高含氣量引起的油中低能量密度的局部放電逐步發(fā)展為電弧放電。

表2 故障后糠醛量(mg/L)

備注：該臺CT2012年8月1日投運，運行近3年。

該臺CT運行3年，其糠醛含量已經(jīng)超了2%，說明CT絕緣狀態(tài)處于加速老化的過程中。

2.2 高電壓介損測試

表3 高電壓介損統(tǒng)

表2介損數(shù)據(jù)中，頭部(主絕緣)和套管Tanδ%對比分析看，頭部Tanδ%值隨著加壓的值呈增長趨勢，而套管Tanδ%基本保持不變，屬于良好絕緣狀態(tài)，說明該臺CT的缺陷在頭部，即主絕緣上。

從Tanδ%值的大小上看，最大值達到了5.748%，說明該處缺陷已經(jīng)較為嚴重，頭部產(chǎn)熱量比較高。

從Tanδ%隨電壓升高和降低的曲線看，如圖一所示，說明主絕緣中存在氣隙。當氣隙絕緣與外加電壓達到起始放電電壓后，Tanδ%開始增加，這是由于氣隙中的放電增加了功率損耗；當電壓下降時的Tanδ%曲線在電壓上升時曲線的上側(cè)，直到局部放電熄滅，才再次重合。

圖1 電壓與的Tanδ%關系

2.3 局部放電測試

CT底部絕緣，采用脈沖電流法測試整體局部放電。測試局部放電起始放電電壓35kV，熄滅電壓20kV，測試過程中局放的視在放電量如表四所示。同一電壓下，隨著加壓時間的延長，局部量也隨著逐步增大。遠大于規(guī)程規(guī)定的20pC的要求。

表4 不同電壓下的局部放電量

2.4 額定電壓下長時加壓測溫升試驗

CT額定運行電壓下測試溫升情況時，僅加壓45分鐘，溫度從31℃，增加至42.3℃，溫升高達11℃。從溫升方面說明該CT的故障情況特別嚴重，與之前的高電壓介損和局部放電的數(shù)據(jù)表現(xiàn)一致。

通過上述三項試驗結果進行分析，該臺CT主要存在主絕緣部分(頭部)局部放電和過熱性缺陷的問題。為確定具體的原因，所以對互感器開展進一步的解體檢查。

3 解體檢查

3.1 外觀檢查

兩個盒式金屬膨脹器嚴重鼓起變形并被撕裂；產(chǎn)品瓷套、底座等其它部位完好。

3.2 器身檢查

(1)打開互感器頭部密封頭蓋，主絕緣無明顯放電痕跡。對主絕緣由外向內(nèi)逐層拆解，分別發(fā)現(xiàn)主絕緣內(nèi)圈(一次穿桿孔)內(nèi)壁電纜紙包扎層存在魚鱗狀褶皺、皺紋紙層中有明顯的鼓包和小氣隙，詳見附圖二、三、四。褶皺、鼓包以及氣隙周圍絕緣層周圍未發(fā)現(xiàn)X-蠟等粘稠物。

圖2 蔽罩內(nèi)圈內(nèi)壁電纜紙魚鱗狀褶皺

圖3 皺紋紙層中的鼓包

圖4 絕緣紙中的氣隙

(2)嗅聞拆下的絕緣紙、皺紋紙未發(fā)現(xiàn)明顯異味。

3.3 套管直線段絕緣層解剖檢查

(1)地屏、銅箔和地屏鋁箔間連接完好，未見異常。

(2)套管絕緣層及鋁箔電容屏未發(fā)現(xiàn)異常。

4 原因分析

該臺CT主絕緣中的褶皺、鼓包和氣隙之間，隨著外界氣溫變化，尤其是新疆地區(qū)溫差極大，加之注入CT的絕緣油脫氣不徹底，油中會析出氣體，殘留在褶皺、氣隙或鼓包形成主絕緣中的小氣泡。長期運行電壓下氣泡產(chǎn)生局部放電，此類缺陷特征不隨主回路電流的大小而變化，屬于典型的電壓致熱性缺陷。隨著局部放電的不斷擴大，可燃氣體也在逐步積累增加，當氣體壓力增加到一定程度時，金屬膨脹器發(fā)生沖頂噴油故障。

5 結論及防范措施

導致該臺CT金屬膨脹器發(fā)生沖頂噴油的原因主要是主絕緣中存在大量褶皺和氣隙，溫度變化過程，使油中析出的氣體積累形成主絕緣中的氣泡。運行電壓下氣泡由于高場強發(fā)生局部放電現(xiàn)象并逐步發(fā)展到典型的電壓致熱性缺陷?？傮w來說，造成此類故障的綜合原因有兩方面:一是主絕緣制造工藝不良，絕緣包裹過程存在包扎不均勻現(xiàn)象;二是出廠時存在真空脫氣不徹底。

針對該類故障的建議：一是，設備生產(chǎn)階段加強設備出廠試驗技術監(jiān)督，尤其是局部放電試驗項目的監(jiān)督檢查。二是，運維階段CT巡視應有側(cè)重點，CT的巡視重點在油位的觀測和油位高度的橫縱相對比方面。三是，帶電檢測方面，采用紅外檢測手段，對CT頭部區(qū)域開展精確測溫和分析，旨在及時發(fā)現(xiàn)發(fā)熱量小、威脅嚴重的電壓致熱性缺陷；如果變電站內(nèi)已經(jīng)安裝紅外在線監(jiān)測設備，建議在合理監(jiān)測距離內(nèi)，采用夜間監(jiān)測的方式，結合電壓致熱性缺陷的特征，設置預告警信息上報策略，則可縮短發(fā)現(xiàn)此類缺陷的時間。