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    一種獨(dú)立式電流互感器故障分析及解決辦法

    2018-11-20 08:17:52張超軍賀永明趙建磊王紅慶
    裝備制造技術(shù) 2018年9期
    關(guān)鍵詞:相電流導(dǎo)體互感器

    張超軍,賀永明,趙建磊,王紅慶

    (平高集團(tuán)有限公司,河南 平頂山 467001)

    0 引言

    電流互感器是一種用作變換電流的特種變壓器,在正常工作條件下,其二次電流與一次電流成正比,當(dāng)線路一次電流發(fā)生變化時(shí),互感器通過(guò)二次電流的變化,把信息傳遞給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)裝置,因此穩(wěn)定可靠的電流互感器能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)線路狀況、識(shí)別故障電流[1]。反之電流互感器出現(xiàn)故障,將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正確監(jiān)測(cè)一次電流的變化,影響測(cè)量的精度及繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作,給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。本案例介紹了一起500 kV獨(dú)立式電流互感器二次電流輸出三相不平衡的異常問(wèn)題,通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析,最終找到問(wèn)題的原因,并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證,最終解決二次電流三相不平衡問(wèn)題。

    1 概述

    據(jù)某變電站二期(如圖1)用戶反映,LVQBT—5O0型電流互感器在運(yùn)行過(guò)程中A相二次電流與B、C兩相相比偏低(三相電流不平衡),其中A相二次不平衡電流誤差最大達(dá)到9.16%,測(cè)試數(shù)值如表1.

    表1 現(xiàn)場(chǎng)三相電流測(cè)試數(shù)據(jù)

    圖1 互感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行照片

    對(duì)于互感器三相電流不平衡,首先應(yīng)檢測(cè)是否系統(tǒng)一次電流不平衡,從電網(wǎng)進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)各相保護(hù)、接地及運(yùn)行負(fù)荷均未見(jiàn)異常,一次電流三相平衡,于是排查不平衡相電流互感器,經(jīng)巡查發(fā)現(xiàn)A相電流互感器進(jìn)線端子與密封法蘭固定螺栓疑似有不可靠連接,具體見(jiàn)圖2、圖3.

    圖2 故障相疑似分流點(diǎn)

    圖3 故障相疑似分流點(diǎn)

    550 kV電流互感器一次導(dǎo)體通常有串聯(lián)和并聯(lián)兩種結(jié)構(gòu),電站建設(shè)初期容量不大,一般采用一次導(dǎo)體并聯(lián)結(jié)構(gòu),隨著用戶的增多,電站容量的增加,一次導(dǎo)體采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)(在不更換互感器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了容量的提升)。該故障相互感器一次繞組為并聯(lián)結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4所示,P1端為一次電流進(jìn)線端,P2為出線端,一次導(dǎo)體項(xiàng)3(內(nèi)導(dǎo)體)與項(xiàng)6(外導(dǎo)體)從項(xiàng)11(二次線圈)中穿過(guò),二次線圈布置在項(xiàng)1(外筒體)內(nèi),一次導(dǎo)體為并聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí),能夠有效地提升通流能力,項(xiàng)3(內(nèi)導(dǎo)體)與項(xiàng)6(外導(dǎo)體)為并聯(lián)結(jié)構(gòu),其之間通過(guò)項(xiàng)4(絕緣套)、項(xiàng)7(絕緣套)進(jìn)行絕緣,正常電流流通路徑見(jiàn)圖4箭頭方向所示。

    圖4 互感器一次并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

    2 試驗(yàn)驗(yàn)證

    在A相電流互感器退出運(yùn)行后,進(jìn)行相關(guān)誤差測(cè)量,以驗(yàn)證以上推論,本站互感器一次繞組為并聯(lián)結(jié)構(gòu),若P1進(jìn)線端接線端子與密封法蘭的固定螺栓相連,會(huì)引起一次電流通過(guò)筒體分流,經(jīng)過(guò)線圈的一次電流變小,從而二次輸出電流變小,造成三相電流的不平衡。根據(jù)一次、二次電流進(jìn)行變比反推,電流變比顯示為:2500/1,與實(shí)際出廠時(shí)產(chǎn)品變比不符(出廠參數(shù):變比為:2000/1,0.2S級(jí),40VA)。為了驗(yàn)證以上推斷,模擬可能存在的三種情況對(duì)故障A相電流互感器進(jìn)行誤差測(cè)量,三種情況分別為進(jìn)線端子與密封法蘭處螺栓按正常連接、不可靠連接、緊密連接三種情況,試驗(yàn)結(jié)果如下,測(cè)試?yán)@組選擇其中一對(duì)7S1-7S2進(jìn)行,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2所示。

    表2 誤差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

    從以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以看到,在正常狀態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)符合0.2S級(jí)誤差要求,不可靠連接狀態(tài)測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)類似,驗(yàn)證了以上判斷,而可靠連接狀態(tài)誤差太大,遠(yuǎn)超正常運(yùn)行情情況下誤差限值。

    為了進(jìn)一步驗(yàn)證以上測(cè)試結(jié)論。需要排除電流互感器二次線圈與屏蔽罩之間及二次線圈匝間絕緣問(wèn)題,于是解體檢查,拆除P1端蓋板,觀察筒體內(nèi)部屏蔽罩狀況,屏蔽罩與二次線圈之間無(wú)接觸,不存在分流,具體見(jiàn)圖5。拆除筒體內(nèi)屏蔽罩,查看內(nèi)部二次線圈狀況,二次線圈無(wú)破損,匝間絕緣良好,具體見(jiàn)圖6,通過(guò)以上解體分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了上述推論。

    圖5 內(nèi)部屏蔽罩檢查圖

    圖6 內(nèi)部線圈檢查圖

    3 原因分析

    故障相電流互感器為一次并聯(lián)結(jié)構(gòu),由于P1端一次進(jìn)線接線端子與筒體密封法蘭的固定螺栓的不可靠連接,導(dǎo)致一次電流部分通過(guò)外筒體流向P2端,產(chǎn)生分流,分流路線為:P1端電流經(jīng)一次接線板、螺栓、筒體流向P2端,不經(jīng)過(guò)互感器二次線圈,而互感器正常運(yùn)行過(guò)程中是不允許分流的,這種不可靠連接,除了造成三相電流不平衡,長(zhǎng)期運(yùn)行還會(huì)造成筒體發(fā)熱,溫升超標(biāo),進(jìn)一步發(fā)展會(huì)出現(xiàn)使絕緣件老化等嚴(yán)重后果[2]。

    由于電流互感器出廠及運(yùn)行初期,進(jìn)線接線端子與密封法蘭固定螺栓處存在較小間隙,并無(wú)分流現(xiàn)象,隨著負(fù)荷的增大,運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),電流的熱效應(yīng),導(dǎo)致密封法蘭處絕緣套(圖3中項(xiàng)10)產(chǎn)生變形,使本來(lái)就不大的螺栓間隙變的更小,直至連接,螺栓與進(jìn)線端子連接,致使分流現(xiàn)象的發(fā)生,對(duì)外顯示A相與B、C兩相相比出現(xiàn)電流偏差,三相電流不平衡。

    4 解決辦法及驗(yàn)證

    對(duì)于故障相外筒體分流問(wèn)題,可以通過(guò)減小進(jìn)線端子與外導(dǎo)體接觸寬度,以實(shí)現(xiàn)增大接線端子與密封法蘭固定螺栓之間的距離,另外也可以通過(guò)加大密封法蘭處絕緣套的長(zhǎng)度,來(lái)實(shí)現(xiàn)增加進(jìn)線端子與密封法蘭固定螺栓之間的距離,第一種方法會(huì)造成進(jìn)線端子與外導(dǎo)體接觸面積減小,使接觸電阻增大,主導(dǎo)電回路有改動(dòng),不利于產(chǎn)品長(zhǎng)期通流及安全運(yùn)行,第二種方法簡(jiǎn)單容易操作,且主導(dǎo)電回路沒(méi)有改動(dòng),綜合比較分析,認(rèn)為增大密封法蘭處絕緣套長(zhǎng)度方法更優(yōu),改進(jìn)后結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7,對(duì)絕緣套增加長(zhǎng)度18 mm,完成裝配后,密封法蘭固定螺栓與進(jìn)線端子的安全距離為18 mm(原距離為6 mm)。

    圖7 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)圖

    結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的電流互感器有效解決了,因電流熱效應(yīng)造成的密封法蘭固定螺栓與進(jìn)線端子之間接觸的問(wèn)題,避免了一次電流通過(guò)外筒體的分流,提高了互感器運(yùn)行的穩(wěn)定性,保證了互感器二次輸出的三相平衡,對(duì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)的互感器進(jìn)行誤差測(cè)試,測(cè)試?yán)@組選擇7S1-7S2,數(shù)據(jù)見(jiàn)下表3.

    表3 誤差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

    測(cè)量誤差值均滿足0.2S級(jí)電流互感器誤差要求,進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)改進(jìn)的合理性。

    5 結(jié)束語(yǔ)

    某電站巡檢時(shí),測(cè)量設(shè)備報(bào)警,發(fā)現(xiàn)A相二次電流比B、C兩相偏小,停電檢修發(fā)現(xiàn)A相電流互感器一次導(dǎo)體存在分流點(diǎn),通過(guò)誤差測(cè)量驗(yàn)證及解體分析驗(yàn)證了判斷的正確性。通過(guò)加大絕緣套的長(zhǎng)度,確保進(jìn)線端子與密封法蘭固定螺栓之間安全距離,有效解決了上述問(wèn)題,后經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證三相電流平衡,誤差也均在要求范圍內(nèi),有效地避免了因絕緣套受熱變形帶來(lái)的不可靠連接問(wèn)題,避免了二次電流三相不平衡的問(wèn)題。

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