110kV油侵倒立式電流互感器故障分析

宋倩 張輝 于建濤

摘要：對(duì)一起110kV油侵式電流互感器故障進(jìn)行了試驗(yàn)分析，通過局放試驗(yàn)和設(shè)備解體查找出故障原因，并提出了其在高壓試驗(yàn)中存在的問題和解決方案。

關(guān)鍵詞：電流互感器 試驗(yàn)

Abstract: the 110 kV together current transformer oil assault type fault the experimental analysis, through the bureau put test and equipment collapse the searching out the cause of the problem, and put forward the high pressure test in the existing problems and solutions.

Keywords: current transformer test

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

1.引言

近幾年，倒立式電流互感器由于優(yōu)點(diǎn)突出，在我國(guó)應(yīng)用日漸廣泛。倒立式電流互感器有別于傳統(tǒng)的正立式電流互感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之處,在于將二次繞組及一次繞組集中置于整個(gè)產(chǎn)品的上部?jī)?chǔ)油柜內(nèi),且主絕緣包扎在二次繞組的外側(cè)。這樣,倒立式電流互感器就具有了以下特點(diǎn):

（1）一次導(dǎo)體較短，與正立式相比容易滿足較高動(dòng)熱穩(wěn)定電流的要求，同時(shí)也不需要接一次過電壓保護(hù)器。

（2）當(dāng)一次電流較小時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度，且可滿足大的短路電流倍數(shù)的要求。

（3）瓷套徑向尺寸較小，制造工藝性較好。

（4）不存在“U”形一次繞組絕緣處在油箱底部的絕緣容易受潮的薄弱環(huán)節(jié)，運(yùn)行可靠性較高，因此接母差保護(hù)時(shí)可任意選擇二次保護(hù)。

（5）倒立式電流互感器易于和單級(jí)式電壓互感器組裝，推進(jìn)組合式互感器的開發(fā)。因此，倒立式電流互感器在國(guó)外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量較大。

由于二次繞組和鐵心在互感器的頭部，使得互感器重心較高，抗震性能較差。由于頭部與支撐桿之間連接機(jī)械強(qiáng)度較弱，在搬運(yùn)、運(yùn)輸或安裝過程中容易損壞。頭部與支撐桿之間電場(chǎng)強(qiáng)度集中，該處易發(fā)生放電等現(xiàn)象。顧而在使用過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)故障，因此有必要對(duì)故障原因和防止故障的方法進(jìn)行研究。

2. 基本情況

某110kV變電站，110kV進(jìn)線間隔兩個(gè)，母聯(lián)間隔一個(gè)，電流互感器全部為倒置式，電流互感器型號(hào)LYB-110W2。2010年12月，運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)110kV 一進(jìn)線間隔C 相電流互感器的頂蓋向上拱起（如圖1）。檢修人員進(jìn)行停電檢查，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部氣體較多，進(jìn)行絕緣油色譜試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、繞組電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2 。

圖1C相電流互感器膨脹器上蓋頂起

2.1油色譜數(shù)據(jù)分析見表 1。

表 1 油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)

項(xiàng)目 例行試驗(yàn) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

油中 CO/μL?L-1 46.18 101.49

油中 CO2/μL?L-1 239.29 393.77

油中 H2/μL?L-1 26.35 690.16

CH4/μL?L-1 9.18 2276.82

C2H6/μL?L-1 0 178.55

C2H4/μL?L-1 0.07 0.93

C2H2/μL?L-1 0 0

總烴/μL?L-1 9.25 2456.30

2.2現(xiàn)場(chǎng)直流電阻數(shù)據(jù)見表 2.

表 2 直阻數(shù)據(jù)

一次直阻 二次直阻mΩ

19.53uΩ 1S1-1S2 1S1-1S3 2S1-2S2 2S1-2S3 3S1-3S2

222.5 426 220.9 423.1 221.3

3S1-3S3 4S1-4S2 4S1-4S3 5S1-5S2 5S1-5S3

423.4 112.1 204.7 116.9 211.7

2.3絕緣電阻：

一次對(duì)二次及地10000MΩ以上

二次對(duì)一次及地10000MΩ以上

末屏對(duì)一次及地10000MΩ以上

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，將該互感器退運(yùn)，更換新的電流互感器。并在檢修部試驗(yàn)大廳進(jìn)行了局部放電試驗(yàn)和10kV及高電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)。

2.4介質(zhì)損耗因數(shù)：

10kV時(shí)，tanδ：0.358%，電容量：1.001nf，正常。但加壓到 36kV 時(shí)，數(shù)據(jù)增長(zhǎng)迅速，介損增量>0.1%。（如圖 2）

圖 2介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量

2.5局放試驗(yàn)：

預(yù)加壓由0V開始升壓，當(dāng)電壓生到2kV時(shí)，放電量已超出規(guī)定值，達(dá)到100pC,升壓到4kV時(shí)有輕微放電聲，到10kV時(shí)隱約聽到電流互感器油箱內(nèi)部有“咕嚕咕?！碑a(chǎn)生氣泡，且氣泡在油中析出的聲音，類似燒開水的聲音，隨著電壓聲高，聲音變大，局部放電量增大，預(yù)加壓到70kV時(shí)，試驗(yàn)電流已達(dá)到80A，放電量達(dá)到3000pC左右，電流互感器上頂蓋拱起，試驗(yàn)結(jié)束。

2.6解體檢查情況

發(fā)現(xiàn)在電流互感器二次繞組上部靠近呼吸器，等電位線部位有一直徑為一厘米的燒傷的絕緣破損的孔洞，已穿透了兩層絕緣紙及屏蔽鋁箔紙。（如圖3）

圖3 二次繞組上燒蝕孔洞

3.故障設(shè)備情況分析

由于故障電流互感器頂蓋已經(jīng)有變形，試驗(yàn)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，油中溶解的故障氣體已經(jīng)析出，所以，油氣試驗(yàn)合格。高壓試驗(yàn)測(cè)試直流電阻合格，說明電流互感器一二次繞組沒有斷線短路情況。絕緣電阻試驗(yàn)合格，說明一二次繞組及末屏無接地及短路情況，絕緣良好，油中水分及雜質(zhì)含量低。

10kV時(shí)tanδ：0.358%在合格范圍內(nèi)，高壓試驗(yàn)介質(zhì)試驗(yàn)，試驗(yàn)曲線從施加電壓36kV開始增長(zhǎng)迅速，試驗(yàn)電壓從5.21kV到70.18kV，介損增量為0.476%，嚴(yán)重超過規(guī)程規(guī)定：當(dāng)測(cè)量電壓從 到 ，介損因數(shù)的增量不能超過0.1%的要求。說明電流互感器內(nèi)部介質(zhì)已發(fā)生劣化。局部放電試驗(yàn)直接檢驗(yàn)出電流互感器內(nèi)部發(fā)生放電。

4.從解體現(xiàn)象來看，故障原因有以下三個(gè)方面。

（1）互感器絕緣在制造過程中，二次繞組絕緣層中包有雜質(zhì)，導(dǎo)致運(yùn)行過程中在電場(chǎng)作用下發(fā)生局部放電。

（2）由于倒立式互感器具有頭重腳輕的特點(diǎn)，在運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸?shù)念嶔?dǎo)致二次繞組發(fā)生位移，等電位線與二次繞組外屏連接松動(dòng)，造成二次繞組外屏破損，導(dǎo)致放電。

（3）在互感器芯柱干燥和安裝過程中，由于倒立干燥和吊裝，吊車在升高和降落過程中，進(jìn)行反復(fù)的急停和加速，電容屏受到軸向沖擊力的作用，導(dǎo)致電容屏和絕緣層被拉開，產(chǎn)生松動(dòng)。

5.小結(jié)

本文中介紹了一臺(tái)倒立式電流互感器的故障情況及故障原因，主要是上油箱內(nèi)一次導(dǎo)桿和二次繞組罩之間主絕緣擊穿，表明在我國(guó)目前倒立式電流互感器的制造工藝仍舊存在一定問題，制造廠應(yīng)嚴(yán)格控制工藝流程，甚至運(yùn)輸流程，使用專用運(yùn)輸工具和沖撞儀。對(duì)于倒立式電流互感器的介損測(cè)量方法，10kV 電壓下的介損試驗(yàn)結(jié)果仍然反映不出絕緣存在問題，而當(dāng)電壓加到36kV時(shí)，介損值迅速增長(zhǎng)，介損增量超出規(guī)定值。而局放試驗(yàn)和解體情況表明絕緣確實(shí)存在問題。因此在10kV介損試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)很多絕緣問題時(shí)，利用高壓介損和交流耐壓試驗(yàn)是目前檢查倒立式電流互感器是否存在絕緣缺陷的有效方法。

參考文獻(xiàn)：

1. 陳瑞國(guó) 220kV 油浸倒立式電流互感器問題分析變壓器第47卷第5期2010年5月

2. 魏朝暉 油浸倒立式電流互感器設(shè)計(jì)變壓器第37卷第9期2000年9月

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。