1例110 kV電容式電流互感器故障分析

陶靖，蔡煒，趙軍如

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.國網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南婁底417000)

1例110 kV電容式電流互感器故障分析

Fault analysis of a 110 kV capacitive current transformer

陶靖1，蔡煒2，趙軍如2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.國網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南婁底417000)

某臺電容式電流互感器出現(xiàn)異常后，采用色譜分析進(jìn)行了長時(shí)間的跟蹤監(jiān)測，對故障類型、可能部位進(jìn)行了準(zhǔn)確診斷。比較設(shè)備異常前后電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)明顯變化，解體后發(fā)現(xiàn)故障為上部導(dǎo)線彎頭處放電。

電容式電流互感器；色譜分析；電氣試驗(yàn)；診斷；放電

電流互感器是將一次 (高壓)側(cè)交流電流按照額定電壓比轉(zhuǎn)換成可供電側(cè)儀表、繼電保護(hù)裝置或者控制裝置使用的二次 (低壓)側(cè)電流的變壓設(shè)備。

按照主絕緣結(jié)構(gòu)形式分為:固體絕緣電流互感器、油紙絕緣電流互感器和SF6氣體絕緣電流互感器。電纜—電容型油紙絕緣結(jié)構(gòu)由于其更為完善絕緣結(jié)構(gòu)和材料已經(jīng)廣泛使用到電網(wǎng)中。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在絕緣厚度上裝設(shè)一系列金屬箔，使絕緣內(nèi)、外層上的電位梯度分布更加均勻。電負(fù)荷均勻，絕緣總厚度縮小，從而也縮小外瓷套管的直徑，及二次鐵芯磁路直徑，改善其誤差特性。此外縮小厚度使散熱得到改善，總重量減輕〔1〕。目前110 kV油浸正立式電流互感器在電網(wǎng)中數(shù)量眾多，如果發(fā)生故障會造成變電站母線停電，損失巨大。隨著輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的深入，開展帶電取油樣，進(jìn)行油色譜試驗(yàn)，可在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)早期潛伏性故障，及時(shí)采取措施，保證電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行〔2〕。

1 設(shè)備和故障情況簡介

湖南電網(wǎng)某臺電流互感器為某電瓷電器廠1995年3月產(chǎn)品，1995年7月1日投入運(yùn)行，無不良運(yùn)行工況。設(shè)備參數(shù)見表1。

2009年11月例行色譜檢測正常，2012年9月例行色譜分析，發(fā)現(xiàn)氫氣和乙炔含量超注意值，乙炔含量達(dá)到38.09μL/L，嚴(yán)重超注意值 (2μL/L)，隨后每月跟蹤檢測1次，發(fā)現(xiàn)色譜各組分都不斷增長，至2013年3月乙炔較1月大幅增長至274.12μL/L，3月8日對其進(jìn)行了更換，并于4月12日進(jìn)行了解體分析。

2 試驗(yàn)和解體分析

2.1 電氣試驗(yàn)

文獻(xiàn) 〔3〕規(guī)定的電流互感器周期性檢測項(xiàng)目有絕緣電阻、主絕緣的介質(zhì)損耗和電容量。發(fā)現(xiàn)異常情況后，于2012年11月11日對該電流互感器進(jìn)行了例行試驗(yàn)，結(jié)果見表2，3。

從表2中可知，互感器A，B和C三相主絕緣電阻和末屏絕緣電阻數(shù)據(jù)未見異常。從表3中可知，互感器A，B和C三相主絕緣介損都有大幅度的增長，但是仍未超過1.0%的預(yù)試規(guī)程要求。主絕緣電容量數(shù)據(jù)無明顯變化，電容量初值差遠(yuǎn)小于±5%的預(yù)試規(guī)程要求。2012年9月互感器C相出現(xiàn)色譜異常后電氣試驗(yàn)并未發(fā)現(xiàn)異常，與歷史數(shù)據(jù)縱向比較和與另外兩相橫向比較均無明顯差異。

2.2 色譜分析

色譜分析是發(fā)現(xiàn)油浸式電氣設(shè)備潛伏性故障的最有效手段〔4〕，通過色譜分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)了異常并進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測，數(shù)據(jù)見表4。

2012年 9月發(fā)現(xiàn)乙炔嚴(yán)重超標(biāo) (標(biāo)準(zhǔn)為2μL/L)，氫氣超標(biāo) (標(biāo)準(zhǔn)為150μL/L)，總烴未超過標(biāo)準(zhǔn)值100μL/L，初步判斷有嚴(yán)重的放電性故障。這與電流互感器常見的局部放電故障特征氣體為H2和CH4的情況具有明顯差異〔5〕。2012年9—12月，乙炔、氫氣和總烴的絕對產(chǎn)氣速率分別為0.10mL/d、0.41mL/d和0.15mL/d，相對產(chǎn)氣速率分別為43%，26%和34%；2012年12月至2013年3月，絕對產(chǎn)氣速率分別為0.44 mL/d， 1.02mL/d和 0.63 mL/d，相對產(chǎn)氣速率分別為80%，44%和68%。故障前期和后期的產(chǎn)氣速率有大幅度的增長，說明故障嚴(yán)重程度在不斷加大。

根據(jù)文獻(xiàn) 〔6〕計(jì)算色譜數(shù)據(jù)的三比值，早期為111，112，后期發(fā)展成為212，乙炔產(chǎn)氣速率不斷加快，即早期為線圈匝間、層間短路或因環(huán)路電流引起電弧，逐漸轉(zhuǎn)變成為引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電、不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電。CO2與CO總體變化不大，通常故障部位有絕緣包裹時(shí)CO2或CO會有明顯變化〔7〕，說明故障并未涉及到互感器的主體絕緣部分，但CO的產(chǎn)氣速率明顯高于CO2，說明可能存在小范圍固體絕緣的非正常老化。

2.3 解體檢查

對該互感器進(jìn)行了解體吊罩檢查，互感器上部導(dǎo)線彎頭兩側(cè)有燒黑跡象，將其撥開，越到里層越黑。檢查互感器各部位后發(fā)現(xiàn)引線為銅板夾緊式固定，其中1根引線未夾緊，部分松動。互感器末屏與零屏壓接處接觸牢固可靠，未發(fā)現(xiàn)異常；緊挨屏的內(nèi)外層絕緣紙未發(fā)現(xiàn)發(fā)電或過熱痕跡，也未發(fā)現(xiàn)有褶皺或X蠟堆積；鋁箔、一次繞組與二次繞組之間、一次繞組底部等均未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象。

3 原因分析

通過色譜和解體檢查的情況分析推測可能的故障原因?yàn)?1根引線線夾在出廠時(shí)螺絲未完全旋緊，導(dǎo)致其中1股引線松動，每股導(dǎo)線都有絕緣紙包裹，此導(dǎo)線會產(chǎn)生懸浮電位，由于互感器頂端彎頭兩側(cè)場強(qiáng)較集中，首先在這2個(gè)部位產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣紙?zhí)炕?dāng)絕緣紙破損后在此處產(chǎn)生匝間短路，匝乙炔含量不斷升高，隨著時(shí)間延長，絕緣不斷破壞，逐步發(fā)展成為匝間火花放電。

4 建議

色譜分析是發(fā)現(xiàn)電流互感器潛伏性故障的有效手段，能夠發(fā)現(xiàn)電氣試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的問題，對于油浸式電流互感器應(yīng)該嚴(yán)格按照預(yù)試規(guī)程所要求的1—3年的檢測周期進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)根據(jù)故障的性質(zhì)、位置、嚴(yán)重程度等確定縮短周期監(jiān)測、計(jì)劃檢修或立即更換等檢修策略。

〔1〕王士和，劉茂愷.超高壓電流互感器絕緣的研究 〔J〕.電氣開關(guān)，1998，(4):34-39.

〔2〕張利燕，郭猛，陳志勇，等.電流互感器故障診斷與分析 〔J〕.變壓器，2011，48(11):57-59.

〔3〕DL/T 596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程 〔S〕.北京:中國電力出版社，1996.

〔4〕張利燕，劉廷眾，周小平，等.用色譜法診斷電流互感器絕緣故障 〔J〕.變壓器，2010，47(8):29-31.

〔5〕梁之林，王朔.220 kV電流互感器故障分析 〔J〕.變壓器，2010，47(4):72-76.

〔6〕DL/T 722—2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則 〔S〕.北京:中國電力出版社，2000.

〔7〕鄒彬，郭森，袁聰波，等.一起220 kV油浸倒立式電流互感器故障原因分析 〔J〕.變壓器，2010，47(2):69-72.

TP309

B

1008-0198(2014)06-0035-03

陶靖(1957)，男，工程師，從事電力系統(tǒng)油氣試驗(yàn)和研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.010

2014-05-06 改回日期:2014-07-02