一起油浸式電流互感器事故分析

徐 鵬，付文波，盛智蕾，陳 昊，譚風(fēng)雷，張海華

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

電流互感器(current transformer，CT)是電力系統(tǒng)保護(hù)及測量的主要設(shè)備，其可靠運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定有著重要影響[1-5]。近年來，油浸式電流互感器在運(yùn)行過程中事故頻發(fā)[6-9]，導(dǎo)致設(shè)備停役與電網(wǎng)運(yùn)行方式變更，給相關(guān)地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了壓力，在全社會(huì)用電量長期保持在高水平的大背景下，對(duì)電流互感器故障成因、演變過程、發(fā)展趨勢展開研究具有重要意義[10-14]。

文獻(xiàn)[15]針對(duì)一起某500 kV 油浸倒置式電流互感器故障，結(jié)合同批次產(chǎn)品試驗(yàn)情況分析故障成因，對(duì)預(yù)防設(shè)備的絕緣損壞具有參考意義。文獻(xiàn)[16]基于油浸倒置式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)產(chǎn)品工藝及運(yùn)行特性展開分析，得出了事故產(chǎn)生的原因。文獻(xiàn)[17]從油浸倒置式CT 絕緣設(shè)計(jì)的3 個(gè)關(guān)鍵部位出發(fā)，對(duì)CT 在運(yùn)行過程中產(chǎn)生缺陷的原因展開分析，具有重要參考價(jià)值。

上述文獻(xiàn)從不同角度對(duì)油浸式電流互感器的結(jié)構(gòu)工藝、缺陷產(chǎn)生以及故障演變展開論述，對(duì)于提升設(shè)備的專業(yè)管理水平具有重要指導(dǎo)意義。下面針對(duì)一起500 kV 油浸式電流互感器爆炸事件展開調(diào)查，基于多種方法的綜合運(yùn)用，研判了故障原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為同類型設(shè)備的運(yùn)維決策及故障診斷提供參考。

1 事故簡介

2020 年9 月，某500 kV 變電站1 號(hào)、2 號(hào)主變壓器相繼跳閘，無負(fù)荷損失，相關(guān)主變壓器和線路潮流可控。1 號(hào)主變壓器5013 A 相CT 本體故障燃燒，站內(nèi)運(yùn)維人員立即啟動(dòng)消防預(yù)案。

經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)5013 CT A 相本體故障燃燒，器身散落，瓷套炸毀，5013 CT A 相P1 側(cè)一支引線有燒蝕痕跡。5013 CT 上方2 號(hào)主變高跨線上部分懸式絕緣子和引線表面有熏黑痕跡。

初步分析認(rèn)為本次故障原因?yàn)椋?/p>

(1) 5013 CT A 相主絕緣擊穿，導(dǎo)致1 號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，1 號(hào)主變跳閘。

(2) 5013 CT 故障燃燒后產(chǎn)生大量煙霧，升騰的煙霧造成2 號(hào)主變高壓側(cè)入串跨線(5013 CT 正上方)對(duì)故障CT 放電，導(dǎo)致2 號(hào)主變差保護(hù)動(dòng)作，2 號(hào)主變跳閘。

該CT 為OSKF-550 型，2001-08-10 出 廠，2002-08-30 投運(yùn)，工頻耐壓水平680 kV。

2 返廠診斷試驗(yàn)

由于故障相CT 已燒毀，故對(duì)非故障CT 開展診斷試驗(yàn)。取油樣檢測發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)非故障相CT 含氣量分別為17 mg/L，18 mg/L，超出規(guī)程要求的10 mg/L。進(jìn)行絕緣、直阻、介損等常規(guī)試驗(yàn)，未見異常。隨后進(jìn)行高壓試驗(yàn)，順序依次為：局部放電→高壓介損→雷電沖擊→雷沖后局放→局放復(fù)測→操作沖擊→操作沖擊后局放復(fù)測→高壓介損。

采用平衡法，同時(shí)測量兩臺(tái)非故障相CT B 相、C 相的局部放電量，測試結(jié)果為6 pC。局放測試后兩臺(tái)非故障CT 的高壓介損測試結(jié)果見表1，2。

表1 局放后高壓介損測試結(jié)果(B 相)

表2 局放后高壓介損測試結(jié)果(C 相)

高壓介損測試結(jié)果表明，兩臺(tái)非故障相CT 整體介損和頭部介損隨著施加電壓的升高出現(xiàn)一定程度增長，排除了直線段部分受潮的可能。

隨后，對(duì)兩臺(tái)非故障相CT 并聯(lián)進(jìn)行雷電沖擊試驗(yàn)，1 550 kV/±極性15 次通過。雷電沖擊后，再次采用平衡法測試兩臺(tái)非故障相CT 整體局放。550 kV 電壓下出現(xiàn)局放信號(hào)，起始局部放電量16 pC，680 kV 電壓下局部放電量為16 pC，降壓至330 kV 時(shí)，局放信號(hào)消失。測試兩臺(tái)非故障相CT 直線段局放，未見明顯局放信號(hào)。測試兩臺(tái)非故障相CT 頭部局放，升壓至450 kV 時(shí)出現(xiàn)局放信號(hào)，550 kV 電壓下局部放電量為14 pC。

單獨(dú)測試兩臺(tái)非故障相CT 整體局放，C 相CT 550 kV 下未見明顯局放信號(hào)，B 相CT 500 kV電壓時(shí)出現(xiàn)局放信號(hào)，局部放電量為15 pC。

雷電沖擊后局部放電試驗(yàn)過程中，隨著試驗(yàn)電壓升高，局放幅值未見明顯增長，局放信號(hào)變得密集，符合油隙放電特征。

選擇試驗(yàn)過程中局放信號(hào)較為明顯的B 相CT取油樣檢測，分別取儲(chǔ)油柜上部油樣和本體下部油樣，并且在拆解前排油過程中，每排50 kg 油取一次油樣做色譜檢測，結(jié)果如表3 所示。

表3 拆解前油色譜結(jié)果(B 相) μL/L

B 相CT 頭部的乙炔含量明顯偏高，與高壓介損試驗(yàn)結(jié)果以及局部放電測試結(jié)果表征一致。

3 解體分析

3.1 故障相CT 拆解

故障相CT 已燒毀，對(duì)其進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)器身已炸裂，與二次引線管脫離，一次導(dǎo)桿彎曲變形。取下器身外殼，發(fā)現(xiàn)器身P2 側(cè)三角區(qū)燒損嚴(yán)重，絕緣紙?zhí)蓟榱?。將絕緣紙剝離后，發(fā)現(xiàn)鐵心罩殼外部對(duì)應(yīng)P2 側(cè)三角區(qū)位置有大面積燒蝕痕跡。兩片罩殼已錯(cuò)位，P2 側(cè)罩殼已裂開。打開鐵心罩殼，檢查內(nèi)部鐵心及二次繞組，未見明顯燒蝕、碳化痕跡。檢查二次引線管，發(fā)現(xiàn)與之相連的接地線存在放電痕跡。

3.2 非故障相CT B 相拆解

隨后對(duì)非故障相CT B 相進(jìn)行解體，剝離器身絕緣紙過程中發(fā)現(xiàn)P1 側(cè)一處矩形補(bǔ)償腳環(huán)存在放電痕跡，位于中間屏和鐵心罩殼之間，貫穿6 層絕緣紙。其余部位檢查未見明顯放電痕跡。

解體過程中發(fā)現(xiàn)該CT 頭部包扎工藝分散性較大，手包絕緣存在褶皺、鼓包現(xiàn)象，且局部涂膠不均勻，補(bǔ)償腳環(huán)修剪不規(guī)整等。另外，該型CT 膨脹器油位指示裝置存在設(shè)計(jì)缺陷，膨脹器油位指示裝置與膨脹盒下部沒有直連，而是通過卡扣配合，卡扣與杠桿的一端存在一個(gè)小的空隙。膨脹盒膨脹時(shí)，盒子底部下移，多出一個(gè)空的行程，不能反映真實(shí)油位。

結(jié)合以上拆解可以發(fā)現(xiàn)，故障相CT 的擊穿部位與非故障CT B 相的放電部位位置相似，均處于頭部三角區(qū)。

故障CT 的絕緣水平偏低，在長期運(yùn)行過程中絕緣逐漸劣化，最終發(fā)展成為主絕緣擊穿。故障電流路徑為一次導(dǎo)桿—頭部罩殼—鐵心罩殼—二次引線管。

4 結(jié)論

本次事故原因?yàn)殡娏骰ジ衅髦鹘^緣擊穿。該電流互感器工藝分散性較大，存在頭部絕緣褶皺、鼓包、局部涂膠不均、修剪不規(guī)整以及膨脹器油位指示裝置無法反映真實(shí)油位等共性問題。

該電流互感器入網(wǎng)時(shí)間較早，絕緣設(shè)計(jì)值偏低，工頻耐壓只有680 kV，低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)740 kV 的設(shè)計(jì)要求。為避免類似事故再次發(fā)生，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，建議加強(qiáng)對(duì)同型號(hào)電流互感器的運(yùn)行狀態(tài)跟蹤，開展隱患排查工作，并結(jié)合停電計(jì)劃合理安排更換。