變電站500kV SF6 電流互感器故障常見原因與應(yīng)對(duì)探討

王一帆

（國(guó)網(wǎng)河南超高壓公司，河南 鄭州 450000）

SF6 電流互感器因其具有防爆、絕緣和安裝維護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)，在500kV 系統(tǒng)中被廣泛使用。然而，近年來存在一些與500kV SF6 電流互感器相關(guān)的安全事故，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全和整體質(zhì)量，電網(wǎng)系統(tǒng)必須客觀認(rèn)識(shí)到SF6 電流互感器所面臨的問題和挑戰(zhàn)，采取相應(yīng)的措施提高SF6 電流互感器的運(yùn)行質(zhì)量和安全性能。電力行業(yè)的相關(guān)部門和設(shè)備生產(chǎn)廠家應(yīng)該共同努力，提高SF6 電流互感器的質(zhì)量和安全性能，保障電網(wǎng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

1 500kV SF6 電流互感器故障剖析

以某市的變電站作為研究對(duì)象，該變電站500kV系統(tǒng)采用3/2 接線方式，在500kV SF6 電流互感器發(fā)生故障前，所有路線和500kV 開關(guān)均正常運(yùn)行。

該500kV 變電站II 回線發(fā)生故障后，監(jiān)控后臺(tái)機(jī)報(bào)出事故告警信息、保護(hù)裝置動(dòng)作和開關(guān)變位信息。變電站運(yùn)維人員立即趕到現(xiàn)場(chǎng)，檢查站內(nèi)一次設(shè)備動(dòng)作情況、二次設(shè)備保護(hù)裝置、故障錄波器動(dòng)作情況。運(yùn)維人員檢查設(shè)備外觀無異常，未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，在對(duì)打印的保護(hù)動(dòng)作報(bào)告和錄波器波形進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障測(cè)距顯示近區(qū)故障，II 回線電流波形異常，初步判斷開關(guān)、刀閘設(shè)備無異常，邊開關(guān)電流互感器內(nèi)部有問題。運(yùn)維人員和檢修人員研究后遞交送電申請(qǐng)，經(jīng)調(diào)度人員許可，將邊開關(guān)隔離后對(duì)II 回線進(jìn)行試送一次，試送成功，把II 回線邊開關(guān)電流互感器運(yùn)行方式轉(zhuǎn)檢修。對(duì)故障電流互感器進(jìn)行全面的檢查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)II 回線邊開關(guān)SF6 電流互感器的B 相和C 相的參數(shù)不符合穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)部參數(shù)遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際量程，導(dǎo)致C 相絕緣值不斷下降。因而，需要對(duì)互感器故障進(jìn)行分析，主要分析對(duì)象為SF6 電流互感器內(nèi)部的B 相和C 相，對(duì)故障進(jìn)行錄波波形分析[1]。而電流互感器內(nèi)部的C 相出現(xiàn)問題和B 相類似，在此僅對(duì)B相進(jìn)行分析。

2 500kV SF6 電流互感器出現(xiàn)故障的原因分析

以B 相故障電流互感器進(jìn)行分析，將電流互感器從支柱拆卸之后，觀察電流互感器的外觀，發(fā)現(xiàn)電流互感器器身有灼燒痕跡，甚至頂部絕緣部分燒毀程度不小，僅剩下一些殘片，對(duì)互感器進(jìn)行進(jìn)一步解體診斷，發(fā)現(xiàn)一次導(dǎo)體鋁管變形嚴(yán)重，并出現(xiàn)明顯的灼燒痕跡。對(duì)器身檢查后，三角區(qū)域未出現(xiàn)擠壓痕跡，通過對(duì)故障電流互感器進(jìn)行解體檢查操作，分析得出此次出現(xiàn)故障的原因。因此，電流互感器存在生產(chǎn)工藝質(zhì)量不足的缺陷，電流互感器頭部組件包扎工藝不過關(guān)，存在損傷現(xiàn)象，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致絕緣擊穿引起故障，造成電流互感器故障事件的發(fā)生，影響SF6 電流互感器的性能和可靠性。

另外，B 相電流互感器內(nèi)部電容均壓屏和鍍錫銅帶之間呈現(xiàn)緊壓?jiǎn)栴}，在這些環(huán)境下，電流互感器和電容屏形成絕緣，并且內(nèi)部的絕緣鋁環(huán)僅是接觸狀態(tài)，并沒壓實(shí)，導(dǎo)致無效壓實(shí)問題的發(fā)生，這些無效壓實(shí)問題很容易演變?yōu)榻佑|不良問題，最終影響到SF6 電流互感器的正常運(yùn)行[2]。在電流互感器運(yùn)行過程中，極易受到電波沖擊的影響，造成內(nèi)部電位分析出現(xiàn)異常，導(dǎo)致放電不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生，使得SF6 電流互感器內(nèi)部出現(xiàn)問題。

3 500kV SF6 電流互感器故障處理方式

為解決上述SF6 電流互感器出現(xiàn)的問題，需要制定行之有效的策略，并有效應(yīng)用這些方案，降低故障發(fā)生的概率，維護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在實(shí)際工作中，為降低SF6 電流互感器的故障風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)結(jié)合設(shè)備的實(shí)際狀況，準(zhǔn)確記錄電流互感器的測(cè)距數(shù)據(jù)和錄波信息，可以提供故障分析和排查的重要參考依據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，對(duì)可能導(dǎo)致電流互感器故障的因素進(jìn)行分析。還需定期對(duì)電流互感器進(jìn)行巡視、檢測(cè)和維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)潛在問題和異常情況，采用紅外熱像儀、超聲波檢測(cè)等技術(shù)手段進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隱患，并嚴(yán)格按照廠家和行業(yè)規(guī)范的要求，對(duì)電流互感器進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，例如清洗絕緣子、緊固連接、檢查儀表指示等操作。與此同時(shí)，可以結(jié)合錄波顯示屏對(duì)錄波波形進(jìn)行分析。對(duì)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，識(shí)別故障電流的特征和變化趨勢(shì)，確定是否存在異常情況和故障點(diǎn)，對(duì)于出現(xiàn)故障的電流，設(shè)置自動(dòng)化處理和報(bào)警裝置，當(dāng)裝置分析到錄波波形出現(xiàn)較大異常變化時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的處理措施并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，保障線路的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。同時(shí)，工作人員還需對(duì)關(guān)鍵的故障電流數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和歸檔，為以后的分析和對(duì)比提供依據(jù)，幫助發(fā)現(xiàn)潛在的故障和異常變化。

在對(duì)SF6電流互感器的維護(hù)、例試和檢修的過程中，需要保證運(yùn)維人員和檢修人員的人身安全。運(yùn)維人員和檢修人員在開展各自工作之前，使用合適的個(gè)人勞動(dòng)防護(hù)用品、經(jīng)檢驗(yàn)合格的安全工器具，并需要做好相應(yīng)的安全措施。需要對(duì)SF6 電流互感器進(jìn)行停電缺陷處理時(shí)，應(yīng)提交檢修工作計(jì)劃，調(diào)度人員根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行運(yùn)行方式安排，確定檢修計(jì)劃時(shí)間。運(yùn)維人員停電后，要保證電流互感器作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全措施正確完善，檢修人員方能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)工作。檢修人員根據(jù)缺陷情況和故障現(xiàn)象進(jìn)行處理，設(shè)備缺陷處理完成后，需要對(duì)電流互感器二次接線檢查、絕緣檢測(cè)試驗(yàn)，記錄各項(xiàng)參數(shù)，數(shù)據(jù)正常，確定合格后，才能進(jìn)行送電運(yùn)行。

4 500kV SF6 電流互感器故障解決與預(yù)防措施

4.1 防止電流互感器二次短路的發(fā)生

二次短路的發(fā)生會(huì)直接影響到SF6 電流互感器在實(shí)際使用時(shí)的設(shè)備性能，可以采用合理的電氣保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如保護(hù)裝置、調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、電器網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等手段，控制電流的大小和持續(xù)時(shí)間，減少二次短路對(duì)電流互感器的沖擊作用。同時(shí)，在選購(gòu)SF6 電流互感器時(shí)，盡量選擇具有足夠的強(qiáng)度和耐受能力的產(chǎn)品，使得SF6 電流互感器可以承受二次短路帶來的壓力和瞬態(tài)電壓，減少電流互感器暴露在高瞬態(tài)電壓和電流的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，運(yùn)檢人員需要定期檢查SF6 電流互感器的狀態(tài)和性能，排查電流互感器二次回路的運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別潛在的故障和損壞，及時(shí)采取檢修和更換策略，保障SF6 電流互感器連接線的良好工作狀態(tài)?？梢远ㄆ跈z查SF6 電流互感器的外觀、接線、絕緣狀況等，保證電流互感器的良好外觀，發(fā)現(xiàn)較明顯的損壞或破損要及時(shí)處理，定期通過絕緣電阻測(cè)試、局部放電測(cè)試、介電強(qiáng)度測(cè)試等方式評(píng)估電流互感器性能和評(píng)估其是否可以正常工作。

此外，運(yùn)檢人員需要對(duì)檢測(cè)的信息和結(jié)果做出記錄，建立維護(hù)文檔，制定維護(hù)計(jì)劃，包括定期檢查和維護(hù)的時(shí)間、頻率，避免潛在故障的發(fā)生，使SF6 電流互感器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 將SF6 電流互感器作為試驗(yàn)項(xiàng)目

由于SF6 電流互感器并沒有在預(yù)試規(guī)程中設(shè)定實(shí)際使用時(shí)的整體效果以及使用項(xiàng)目，為了能夠在早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6 電流互感器存在的故障，可以考慮將SF6電流互感器定義為試驗(yàn)項(xiàng)目，這樣可以更加有效、科學(xué)地發(fā)現(xiàn)SF6 電流互感器內(nèi)部存在的故障，降低其在實(shí)際使用時(shí)故障發(fā)生的概率。在進(jìn)行試驗(yàn)操作時(shí)，僅使用傳統(tǒng)的絕緣電阻介損和電容量進(jìn)行測(cè)試工作，難以滿足SF6 電流互感器在實(shí)際使用時(shí)的整體效果，為此電網(wǎng)系統(tǒng)可以將定期開展紅外測(cè)溫操作進(jìn)行SF6 電流互感器作為試驗(yàn)內(nèi)容，使得試驗(yàn)項(xiàng)目更加具有科學(xué)性、有效性和針對(duì)性[4]。

此外，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可以開展AIS 局部測(cè)試操作，在設(shè)備使用過程中、設(shè)備更換之前和之后以及不同溫度下，對(duì)設(shè)備自身的絕緣性進(jìn)行檢測(cè)工作，以便提高設(shè)備在實(shí)際使用時(shí)的使用壽命和效果。電網(wǎng)系統(tǒng)可以采用介電強(qiáng)度測(cè)試、絕緣電阻測(cè)量等方式，定期對(duì)AIS設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。并且在安裝新設(shè)備之前和更換設(shè)備之后進(jìn)行終端測(cè)試，采用對(duì)絕緣電阻、局部放電和電氣耐久性的檢測(cè)等操作，驗(yàn)證設(shè)備的絕緣性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。

另外，為了提高SF6 電流互感器的壽命，還需要對(duì)其進(jìn)行溫度試驗(yàn)，通過模擬不同環(huán)境下的溫度變化，評(píng)估設(shè)備的絕緣材料和結(jié)構(gòu)對(duì)溫度變化的適應(yīng)性，保證SF6 電流互感器在復(fù)雜環(huán)境下能夠可靠穩(wěn)定地工作。

4.3 要求設(shè)備廠家強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量

對(duì)設(shè)備廠家的同一批次的SF6 電流互感器進(jìn)行巡視檢查，包括產(chǎn)品的外形、產(chǎn)品異常的聲音、電流互感器的絕緣材料、磁芯材料等關(guān)鍵材料的狀況檢查以及質(zhì)量檢測(cè)，并考慮引進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備和智能化技術(shù)，采用人工智能和數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行巡檢和管理工作，對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性跟蹤監(jiān)測(cè)，從根本上提高設(shè)備的整體質(zhì)量，確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

此外，還應(yīng)該要求廠家提高產(chǎn)品制作流程的工藝改進(jìn)工作，完善電流互感器的設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作，選擇合適的絕緣材料、導(dǎo)線材料和磁芯材料等，采用先進(jìn)的絕緣材料、高效的線圈繞制技術(shù)和先進(jìn)的SF6 氣體充填和處理技術(shù)，保證SF6 氣體電流互感器的質(zhì)量和性能，維護(hù)電流互感器的穩(wěn)定性。在完成SF6 電流互感器的制作工序后，廠家需要對(duì)電流互感器進(jìn)行質(zhì)量檢查，可考慮引入先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和方法，例如在線檢測(cè)和自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)等，檢查其外觀、尺寸以及絕緣性能是否達(dá)標(biāo)，完成驗(yàn)收工作，并保證對(duì)出廠的SF6電流互感器進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)識(shí)和記錄，保證產(chǎn)品交付的可追蹤性。

廠家在完成SF6 電流互感器的檢查工作后，需要針對(duì)產(chǎn)品自身出現(xiàn)的問題，組織專題討論會(huì)，邀請(qǐng)技術(shù)人員和相關(guān)專家，對(duì)常見問題進(jìn)行深入討論，對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行評(píng)估和分析，找出存在的瓶頸和問題，共同研究解決方案，發(fā)現(xiàn)共性問題提出切實(shí)可行的解決策略?；谟懻摻Y(jié)果，廠家需制定改進(jìn)策略，變更產(chǎn)品材料、改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提升質(zhì)量控制等[5]。

4.4 檢查不同批次的電流互感器

不同批次的SF6 電流互感器在實(shí)際設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)參數(shù)很難保持一致，最終會(huì)對(duì)電流互感器的工作效果產(chǎn)生影響，可以盡量選擇同一廠家、同一型號(hào)、同一批次的SF6 電流互感器，保證設(shè)計(jì)參數(shù)的一致性，減少由于設(shè)備差異引起的潛在問題，提供一致的工作性能。在做好驗(yàn)收工作時(shí)，需要對(duì)所選設(shè)備的型號(hào)、原件和軟件版本進(jìn)行橫向比較，了解設(shè)備之間的差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，維護(hù)產(chǎn)品的一致性原則，在進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)收工作時(shí)，根據(jù)廠家提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，使設(shè)備在實(shí)際使用過程中發(fā)揮有效作用，滿足實(shí)際使用需求。另外，還需要進(jìn)行縱向比較，將不同批次的SF6 電流互感器的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)參數(shù)差異性和性能差異，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

建設(shè)單位也需要進(jìn)一步強(qiáng)化竣工驗(yàn)收管理工作、對(duì)SF6 電流互感器的各個(gè)組件的檢查和驗(yàn)收工作，制定明確的驗(yàn)收流程，做好所有組件的驗(yàn)收工作，按照專業(yè)要求進(jìn)行每一個(gè)工作流程的運(yùn)行，減少質(zhì)量問題發(fā)生的頻率。并對(duì)同一批次的SF6 電流互感器的各個(gè)組件的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的檢查和驗(yàn)收，降低潛在故障和損失的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，建設(shè)單位需要和廠家建立良好的合作關(guān)系，嚴(yán)格遵守供應(yīng)鏈管理措施，使得所有的SF6 電流互感器具有可追溯性，保障SF6 電流互感器的質(zhì)量，提高電流互感器的品控和最終表現(xiàn)成果，杜絕相關(guān)的低質(zhì)量產(chǎn)品進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行直接影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人民的整體生活水平，需要我們高度重視電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電流互感器的質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，廠家的制作工藝和制造水平的好壞直接影響到SF6 電流互感器的質(zhì)量，設(shè)計(jì)廠家需要完善制作流程以保障電流互感器的質(zhì)量，電網(wǎng)系統(tǒng)也需要對(duì)電流互感器進(jìn)行試驗(yàn)工作，確保進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備的質(zhì)量和安全，杜絕問題設(shè)備進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)，保障電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。