220 kV電流互感器故障分析及防范措施

王海濱，劉忠順，于豐友

(滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 故障概況

某電流互感器型號為LB9-220 W，2003年2月生產(chǎn)，2003年9月投運，交接試驗各項數(shù)據(jù)合格。2007年3月2日，該TA出現(xiàn)油色譜異常情況，其現(xiàn)象為氫氣、甲烷、乙烷、乙炔及總烴等含量明顯增高，而且產(chǎn)生率較快,實測數(shù)據(jù)見表1?，F(xiàn)場對該TA進(jìn)行局部放電測試，放電量大于1 000 pC。

表1 油中氣體體積分?jǐn)?shù)實測數(shù)據(jù) μL/L

測試時間及相別φ(H2)φ(CO)φ(CO2)φ(CH4)2003-09-29W相6.913.3221.70.242005-05-15W相25.954.1442.81.72007-03-02U相24.864.3617.71.58V相25.2796151.5W相21 521.442.9651.21 987.55測試時間及相別φ(C2H4)φ(C2H6)φ(C2H2)φ(總烴)2003-09-29W相---0.242005-05-15W相---1.72007-03-02U相---1.58V相---1.5W相0.59188.690.562 177.39

從表1可見，H2、CH4、C2H2及總烴體積分?jǐn)?shù)均大大超過了《變壓器油中溶解氣體分析及判斷導(dǎo)則》中所規(guī)定的注意值，其中W相TA氫氣超標(biāo)143倍，總烴超標(biāo)21.77倍[1-2]。根據(jù)油中氣體組分體積分?jǐn)?shù)變化的特征及三比值法進(jìn)行分析，三比值特征代碼為010，屬含氣空腔型的低能量密度的局部放電。U相和V相數(shù)據(jù)正常，為了排除色譜分析過程中可能出現(xiàn)的產(chǎn)生誤差的偶然因素，進(jìn)行2次跟蹤，但數(shù)據(jù)基本相同，都在誤差范圍之內(nèi)。特別是氫氣已經(jīng)達(dá)到21 521.46 μL/L，導(dǎo)致TA內(nèi)部壓力很大，已瀕臨爆炸邊緣，于是立即將這臺TA退出運行，進(jìn)行返廠試驗。

2 故障查找

2.1 試驗數(shù)據(jù)分析

查找近年來該TA的停電絕緣試驗數(shù)據(jù)[3]，見表2。 返廠后的介質(zhì)損耗和電容值見表3。

表2 近年來絕緣試驗數(shù)據(jù)

測試時間及相別tanδ/%CX/pF整體絕緣電阻/MΩ末屏絕緣電阻/MΩ出廠試驗W相0.2467382003-08-15(交接試驗)W相0.28725.8100 000100 0002004-11-26W相0.38727.4100 00030 0002005-05-15W相0.306731100 00015 000

表3 返廠后不同電壓下W相介質(zhì)損耗和電容值

施加電壓值/kVtanδ/%CX/pF101.107733731.418734146 1.459736

從表3中可以看出，介質(zhì)損耗超標(biāo)，規(guī)程要求值為0.7%，該TA返廠后，在廠家進(jìn)行了局部放電試驗和絕緣油色譜分析，所測色譜數(shù)據(jù)和局部放電量同現(xiàn)場所測數(shù)據(jù)基本相符，查出廠報告，出廠時局放量僅為4 pC，為了查明產(chǎn)氣原因，對該TA進(jìn)行吊芯解體檢查[4]。

2.2 吊芯解體檢查

TA的原繞組由扁銅線彎成“U”字形，主絕緣是多層電纜紙和很簿的鋁箔每層交替間隔制成的電容型絕緣。其電容型絕緣全部包繞在“U”字形的原繞組上，纏繞緊密，TA主絕緣未發(fā)現(xiàn)擊穿閃絡(luò)痕跡。解體中，將主絕緣層層扒開，發(fā)現(xiàn)有制造工藝上的缺陷，如絕緣紙搭接不當(dāng)，使絕緣紙起皺產(chǎn)生空隙，或手工包扎絕緣紙帶不緊、皺褶多，絕緣紙層有許多空氣穴，纏繞電容屏的鋁箔幾處起皺褶，造成局部放電。這說明該TA的主屏電容在繞制過程中存在能引起局部放電的絕緣弱點，而該絕緣缺陷用常規(guī)的絕緣試驗方法難以發(fā)現(xiàn)，互感器運行后長期產(chǎn)生局部放電，其積累效應(yīng)導(dǎo)致油紙絕緣老化分解。

3 原因分析

從以上現(xiàn)象分析可知，該TA故障的主要原因是鋁箔及絕緣紙的皺褶引起的局部放電。鋁箔每出現(xiàn)一個皺褶，就多出一個夾層空間，致使主電容屏電場結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此，高壓電場分布也相應(yīng)地發(fā)生變化。通?？諝獾慕殡姵?shù)比固體絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)低，而介質(zhì)的介電常數(shù)與其所能承受電場強(qiáng)度成反比。在電場作用下，氣泡承受的電場強(qiáng)度比固體介質(zhì)高，而空氣的擊穿強(qiáng)度又低于固體介質(zhì)，因此，當(dāng)外加電壓升高到一定值時，就會造成空氣的局部擊穿而產(chǎn)生局部放電。在局部放電時，使油分解，再加上油中原來存在著一些雜質(zhì)，容易使紙層處凝集著一種因聚合作用而生成的橙黃色蠟狀物，而該TA內(nèi)部放電產(chǎn)生的蠟狀物，則是造成介質(zhì)損耗tanδ增大的主要原因。蠟狀物的生成，使絕緣的介質(zhì)損耗tanδ激增，所以會出現(xiàn)tanδ超標(biāo)的現(xiàn)象。皺褶的出現(xiàn)，象平地凸起一個“峰”，在強(qiáng)高壓電場作用下，這類“峰” 就越易放電，該TA故障隱患屬積累效應(yīng)。

色譜異常的原因同絕緣紙繞制工藝存在一定的缺陷有直接關(guān)系。由于絕緣紙在卷繞過程中，工藝不良，致使一次繞組包扎的絕緣紙層出現(xiàn)大量皺褶，形成空腔，真空干燥不良，投運后在電場作用下，殘留氣體在絕緣紙層中或鋁箔中形成局部放電，導(dǎo)致產(chǎn)氣，這種產(chǎn)氣激化局部放電后又加劇產(chǎn)氣，如此不斷積累、擴(kuò)大，最后從固體絕緣缺陷逐步發(fā)展到絕緣油色譜超標(biāo)故障。

4 防范措施

a. 制造廠繼續(xù)對該TA缺陷原因做進(jìn)一步的分析研究，主要包括絕緣油成分，電容屏電場分布、含有疑似X蠟物質(zhì)的絕緣紙、原材料質(zhì)量、生產(chǎn)工藝流程、工裝設(shè)備等方面可能存在的問題。嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝流程控制，提高產(chǎn)品設(shè)計水平，加強(qiáng)進(jìn)廠原材料、半成品和成品的檢驗力度，重視互感器絕緣油色譜分析，防止此類問題再次發(fā)生。

b. 對同廠家、同批出廠的該種設(shè)備，在公司范圍內(nèi)進(jìn)行一次油色譜分析檢查，進(jìn)行初步診斷。對于診斷結(jié)果為異常或可疑的設(shè)備應(yīng)縮短油色譜檢測周期，跟蹤分析，考察其增長趨勢，若數(shù)據(jù)增長較快，應(yīng)引起重視，并增加其他必要的檢測手段，從而對設(shè)備缺陷的性質(zhì)和位置做出進(jìn)一步的判斷。一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即退出運行，將問題消滅在萌芽狀態(tài)。

c. 工作人員應(yīng)提高設(shè)備運行維護(hù)、檢修管理水平，嚴(yán)把輸變電設(shè)備驗收關(guān)及運行監(jiān)督關(guān)，結(jié)合狀態(tài)檢修工作開展設(shè)備評估，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的不足，及時消除隱患。

5 結(jié)束語

該TA反映出來的異?，F(xiàn)象是產(chǎn)品制造方面的問題所致，即由于皺褶、空氣穴的存在，導(dǎo)致一系列的電氣—物理—化學(xué)作用，這種作用是影響絕緣壽命的主要因素之一。建議嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，從制造工藝、產(chǎn)品設(shè)計、原材料檢驗等多方面采取有效措施，確保設(shè)備制造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] Q/GDW 04-10501047-2010，河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程(試行)[S].

[2] GB 7252-2001，變壓器油中溶解氣體分析及判斷導(dǎo)則[S].

[3] 陳天翔，王寅仲.電氣試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4] 陳化鋼.電力設(shè)備異常運行及事故處理[M].北京：中國水利電力出版社，1999.