一起500 kV SF6電流互感器絕緣套管故障分析及預(yù)防

吳西博，李 璐，曲 欣，牛田野，胡潤(rùn)閣，魯 永

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，鄭州 450000）

一起500 kV SF6電流互感器絕緣套管故障分析及預(yù)防

吳西博，李 璐，曲 欣，牛田野，胡潤(rùn)閣，魯 永

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，鄭州 450000）

電流互感器故障多因產(chǎn)品設(shè)計(jì)、運(yùn)輸過(guò)程等因素導(dǎo)致相應(yīng)部件缺陷而引起?；谝黄饘?shí)際的500 kV SF6電流互感器故障，根據(jù)理論分析、試驗(yàn)報(bào)告、以及解體后現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果等方面分析，故障主要原因?yàn)閺?fù)合絕緣套管傘群間距設(shè)計(jì)不合理，因雷電暴雨天氣而發(fā)生閃絡(luò)。最后，通過(guò)模擬嚴(yán)苛條件下淋雨試驗(yàn)，驗(yàn)證了分析的正確性，并針對(duì)此次故障處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出了改進(jìn)建議，這對(duì)以后廠(chǎng)家新產(chǎn)品制造以及高壓設(shè)備管理等方面提出了更高要求，以預(yù)防類(lèi)似故障的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

SF6電流互感器；傘群；故障預(yù)防

0 引言

SF6電流互感器[1-5]因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用日益增多，然而，其一旦發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅。如何能夠迅速確定故障起因并制定類(lèi)似故障預(yù)防措施顯得尤為必要[6-14]。

諸多文獻(xiàn)對(duì)因絕緣問(wèn)題引起的故障進(jìn)行了研究。如，支撐二次繞組的電容錐不凈，設(shè)計(jì)絕緣裕度偏小導(dǎo)致表面放電[10]；絕緣支撐件質(zhì)量缺陷、運(yùn)輸過(guò)程機(jī)械損傷導(dǎo)致的絕緣損壞而引起閃絡(luò)故障[11]；屏蔽罩缺陷、部件損壞、異物等都可能導(dǎo)致絕緣受損引起故障[12-14]?？傊娏骰ジ衅鞴收隙嘁虍a(chǎn)品設(shè)計(jì)、運(yùn)輸過(guò)程等因素導(dǎo)致相應(yīng)部件絕緣破壞缺陷而引起。除此之外，因污穢而導(dǎo)致絕緣套管發(fā)生雨閃成為潛在隱患[15]。

基于一起實(shí)際的500 kV SF6電流互感器故障，根據(jù)理論分析、試驗(yàn)報(bào)告、以及解體后現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果等方面分析，故障起因?yàn)閺?fù)合絕緣套管傘群等間距設(shè)計(jì)不合理，因雷電暴雨天氣而發(fā)生閃絡(luò)。最后，通過(guò)模擬嚴(yán)苛條件下淋雨試驗(yàn)，驗(yàn)證分析的正確性，并針對(duì)此次故障處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出改進(jìn)建議，這對(duì)以后廠(chǎng)家新產(chǎn)品制造、高壓設(shè)備管理以及應(yīng)急搶修等方面提出更高要求，以預(yù)防類(lèi)似故障的發(fā)生。

1 故障簡(jiǎn)況

2014年5月1日15時(shí)05分，某500 kV變電站共3臺(tái)500 kV SF6電流互感器相繼發(fā)生閃絡(luò)，且均在迎風(fēng)側(cè)，故障發(fā)生后，保護(hù)正常動(dòng)作，跳開(kāi)相應(yīng)線(xiàn)路，造成500 kVⅡ母失壓。查閱運(yùn)行資料，故障運(yùn)行時(shí)段該變電站附近為雷雨天氣，氣溫22.7℃，局部風(fēng)速接近20 m/s。

查閱產(chǎn)品資料發(fā)現(xiàn)，故障電流互感器型號(hào)均為SAS550型產(chǎn)品，為倒置式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖l 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the product structure

近幾年，此類(lèi)型電流互感器因設(shè)計(jì)原因發(fā)生多起故障，已被國(guó)網(wǎng)公司認(rèn)定存在家族性缺陷。文章從多個(gè)角度對(duì)這次故障進(jìn)行分析，探究引起故障的真正原因。

2 故障分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查及初步分析

對(duì)于電流互感器故障的現(xiàn)場(chǎng)檢查，見(jiàn)表1。

根據(jù)《110（66）kV-500kV互感器管理規(guī)范》中的要求，對(duì)于電流互感器的爬電距離、干弧距離和傘型應(yīng)選取符合當(dāng)?shù)匚鄯x等級(jí)的要求，并留有一定裕度，傘裙宜選用不等徑大小裙，兩傘傘裙伸出之差不小于15mm，相鄰裙間高與大裙伸出長(zhǎng)度之比應(yīng)大于0.9，套管直徑大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行直徑系數(shù)換算。

經(jīng)初步分析，SO2氣體、H2S氣體超標(biāo)，說(shuō)明內(nèi)部有放電情況，具體放電點(diǎn)，有待解體檢查。此外，該互感器復(fù)合套管等徑傘裙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，若受污程度嚴(yán)重，造成爬電比距低于污穢度等級(jí)要求，且這種等徑傘裙設(shè)計(jì)也不利于阻止暴雨時(shí)閃絡(luò)通道。

2.2 解體檢查驗(yàn)證

對(duì)某一臺(tái)故障電流互感器進(jìn)行解體驗(yàn)證，解體發(fā)現(xiàn)：

表1 SF6電流互感器故障現(xiàn)場(chǎng)檢查項(xiàng)目及結(jié)果Table 1 The fault-site inspection items and results of SF6current transformer

1）內(nèi)部一次導(dǎo)體、屏蔽管表面光潔，無(wú)放電或異常；

2）二次繞組屏蔽罩及絕緣支撐件表面干凈，無(wú)異常；

3）電容屏內(nèi)部無(wú)放電痕跡；玻璃鋼筒內(nèi)表面無(wú)放電痕跡或異常；

4）未發(fā)現(xiàn)其他內(nèi)部絕緣缺陷情況；

5）電容屏的玻璃鋼筒與鋁接筒接觸位置有輕微放電點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 玻璃鋼筒與鋁接筒接觸位置放電圖示Fig.2 Discharge figure of contact position in Glass steel and aluminum cylinder

另外，對(duì)未解體的另外一臺(tái)電流互感器高壓試驗(yàn)大廳進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以進(jìn)一步驗(yàn)證等徑傘裙設(shè)計(jì)不合理造成了雨閃事故。試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見(jiàn)表2。

其中工頻最高運(yùn)行電壓下淋雨試驗(yàn)：人工淋雨采用45°淋雨（模擬風(fēng)雨交加）方式。45°淋雨時(shí)，雨水的平均值不小于1 mm/min。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)，雨水電導(dǎo)率為50 μS/cm～2 000 μS/cm，考慮現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)苛條件，最終選擇雨水電導(dǎo)率為2 000 μS/cm。施加試驗(yàn)電壓為318 kV，然后淋雨，保持淋雨率連續(xù)、穩(wěn)定。初始淋雨時(shí)段，電弧主要集中在高壓強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，在強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)區(qū)最先出現(xiàn)電暈，隨后電弧逐步向上向下發(fā)展，在套管形成明顯爬電。試驗(yàn)證明設(shè)備在最高運(yùn)行電壓下，電流互感器在嚴(yán)酷的淋雨條件時(shí)發(fā)生雨閃。

表2 在試驗(yàn)大廳中試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果Table 2 Test items and results in the test hall

圖3 淋雨試驗(yàn)318 kV電弧形態(tài)Fig.3 Arc shape in rain test under 318 kV

試驗(yàn)大廳中的淋雨試驗(yàn)驗(yàn)證了遭遇短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣等極端天氣時(shí)，短時(shí)強(qiáng)降雨容易在電流互感器表面形成雨水導(dǎo)電通道，從而形成閃絡(luò)。

據(jù)以上測(cè)試及解體檢查可以推斷有如下兩條原因：

1）電容屏與鋁筒接觸部位在雷電沖擊下出現(xiàn)局部放電，導(dǎo)致內(nèi)外場(chǎng)強(qiáng)畸變，與家族性缺陷一致；

2）受污程度嚴(yán)重，等徑傘裙設(shè)計(jì)不合理，造成爬電比距低于污穢度等級(jí)要求，造成發(fā)生閃絡(luò)。

3 預(yù)防措施

1）重視SF6氣體絕緣電流互感器的硅橡膠傘裙結(jié)構(gòu)參數(shù)研究，包括傘型、傘間距、傘伸出、傘傾角等，根據(jù)JB/T5895—1991《污穢地區(qū)絕緣子使用導(dǎo)則》的論述，以及以上原因分析，除改進(jìn)傘裙造型等措施外，有時(shí)還要適當(dāng)增加絕緣子的高度才能制造出適用于重污穢地區(qū)運(yùn)行的產(chǎn)品。

2）對(duì)于在運(yùn)的該種類(lèi)型等徑傘裙設(shè)計(jì)的SF6電流互感器應(yīng)該采取反事故措施，將等徑傘裙改變?yōu)椴坏葟絺闳?，如加裝大口徑傘裙，以增加總爬電距離，滿(mǎn)足爬電比距的要求。

3）加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)維管理，一旦發(fā)現(xiàn)紅外測(cè)溫、SF6氣體濕度、純度、分解物等異常，立即上報(bào)并及時(shí)通知技術(shù)人員處理。

4 結(jié)語(yǔ)

基于一起實(shí)際的500 kV SF6電流互感器故障，根據(jù)理論分析、試驗(yàn)報(bào)告、以及解體后現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果等方面分析，故障起因?yàn)閺?fù)合絕緣套管傘群等間距設(shè)計(jì)不合理和內(nèi)部部件設(shè)計(jì)缺陷，因雷電暴雨天氣而發(fā)生閃絡(luò)，最后，通過(guò)模擬嚴(yán)苛條件下淋雨試驗(yàn)，驗(yàn)證了分析的正確性。

針對(duì)此次故障處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出了改進(jìn)建議，這對(duì)以后廠(chǎng)家新產(chǎn)品制造、高壓設(shè)備管理以及應(yīng)急搶修等方面提出了更高要求，以預(yù)防類(lèi)似故障的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

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Accident Analysis and Prevention Measures for a 500kV SF6 Current Transformer Bushing

WU Xibo,LI Lu,QU Xin,NIU Tianye,HU Runge,LU Yong
（Maintenance Branch,State Grid Henan Electric Power Company,Zhengzhou 450000,China）

The current transformer accident generally can be caused by the corresponding compo?nent defects due to product design,transport process,etc.Based on an actual 500 kV SF6current trans?former accident,the article would find that the unreasonable design of composite insulating sleeve sheds and component defect can lead to the accident according to theoretical analysis,experiment report,and disintegration examination.Finally,it would verify the conclusion correctness through the rain experiment simulation in a serious condition.Some improving suggestions would be given to the consecutive new product manufacture and device maintenance to prevent the analogous accident and to ensure the stable operation of power system.

SF6current transformer；shed；accident prevention

10.16188/j.isa.1003-8337.2017.05.034

2016-06-22

吳西博（1987—），男，碩士，工程師，主要從事于超/特高壓設(shè)備檢修及故障預(yù)測(cè)工作。