張河灣電站1號主變低壓側(cè)A相封閉母線CT故障分析

吳 妍，丁建波，黃 嘉，李國賓，王宗收

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050000）

張河灣電站1號主變低壓側(cè)A相封閉母線CT故障分析

吳 妍1，丁建波1，黃 嘉1，李國賓1，王宗收2

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050000）

電流互感器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，作為測量儀表、繼電保護(hù)裝置等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。目前大型水電廠發(fā)電機(jī)出口封閉母線大都采用環(huán)氧樹脂澆注的母線式電流互感器，直接套裝在母線上。電流互感器一旦發(fā)生故障，將會引起繼電保護(hù)動作、發(fā)電機(jī)跳閘等電氣事故，嚴(yán)重時甚至可能發(fā)生爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。由于張河灣電站巡檢人員于巡檢時發(fā)現(xiàn)1號主變低壓側(cè)A相封閉母線處輕微放電聲，遂打開封閉母線，發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)CT的均流彈簧有放電痕跡，對彈簧進(jìn)行拆除，清除放電部位的殘渣，并進(jìn)行加壓試驗。判斷為彈簧與主母線間隙較小，從而導(dǎo)致主母線對彈簧進(jìn)行放電。本文針對此故障現(xiàn)象進(jìn)行分析及處理，并從中總結(jié)積累經(jīng)驗，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行。

電氣設(shè)備；電流互感器；支撐絕緣子；均流彈簧；放電

0 引言

環(huán)氧樹脂澆注的母線式電流互感器，沒有一次繞組和一次絕緣，直接套在一次導(dǎo)體上，將互感器的二次回路及其引線、鐵芯等全部用環(huán)氧樹脂混合澆注成一個整體，再將澆注體與底座等組裝在一起，其結(jié)構(gòu)簡單，絕緣可靠。此類電流互感器故障絕大部分由于二次回路故障引起。本文針對張河灣電廠該類電流互感器產(chǎn)生的故障，進(jìn)行仔細(xì)的分析與研究，得出解決問題的方案，對其他使用該類電流互感器的單位具有一定的參考意義。

1 故障現(xiàn)象

2013年11月16日電站巡檢人員于巡檢時發(fā)現(xiàn)1號主變低壓側(cè)A相封閉母線處輕微放電聲，初步判斷為主變低壓側(cè)A相電流互感器與支撐絕緣子處有放電，遂立即向調(diào)度申請停電檢查。

2 我廠所用電流互感器介紹

目前35 kV及以下的母線式電流互感器，多數(shù)為環(huán)氧樹脂澆注絕緣，用于額定電流超過1 500 A的線路。為了減少電路的接點數(shù)目同時降低電路的損耗，將線路母線作為電流互感器一次繞組，而電流互感器本身只是一個具有足夠絕緣的二次繞組，互感器的中心是一個能穿過一次母線的通孔。

張河灣電廠的發(fā)電機(jī)出口至主變低壓側(cè)采用的是封閉母線結(jié)構(gòu)，其CT采用母線式電流互感器，樹脂澆注式結(jié)構(gòu)（圖1）。

圖1 母線式電流互感器

從圖2中可以看到，封閉母線內(nèi)側(cè)與電流互感器接線柱處有兩個彈簧。該彈簧是用卡子卡在CT本體的接線柱上，而接線柱再往CT內(nèi)部是一個澆注在CT內(nèi)部的金屬圓環(huán)，分別連接兩端的接線端子和彈簧。安裝好后的彈簧應(yīng)當(dāng)如圖2所示樣子。上部連接CT本體的接線柱，另一端頂緊在母線上。

經(jīng)過查找大量資料和分析，我們認(rèn)為設(shè)置該彈簧（包括接線柱）和CT內(nèi)部的金屬環(huán)作用是改善母線由于增加CT后的電場分布不均勻：其理由是，運(yùn)行時，母線和電流互感器的二次繞組是絕緣的。假如不采取其他措施，這時母線和樹脂CT以及之間的空氣隙將相當(dāng)于兩個互相串聯(lián)的電容器，這兩個電容器分別為介電常數(shù)較小的空氣絕緣電容器C1和介電常數(shù)較大的樹脂絕緣電容器C2串聯(lián)并接地。由電容計算公式可得，C1＜＜C2,又由容抗計算公式可得，X1＞＞X2,因此加在C1上的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過C2。但是由于母線內(nèi)充的是干燥空氣，其耐壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于樹脂。因此容易產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象[2]。

圖2 CT與彈簧連接圖

我廠的情況還有些特殊，由于我廠進(jìn)行了負(fù)荷開關(guān)改造，在安裝彈簧和調(diào)整間隙過程中，安裝工人經(jīng)驗不足，在安裝過程中將彈簧碰斷了，僅留了一小段殘余彈簧，同時，由于設(shè)備制造精度、人員經(jīng)驗等原因造成CT現(xiàn)場安裝后母線與斷裂的彈簧及其接線柱間隙過小。此時，在額定電壓的作用下，很可能造成空氣間隙擊穿，從而間歇形成放電。

3 原因檢查分析

3.1 事故后主變檢查情況

在發(fā)現(xiàn)1號主變低壓側(cè)A相封閉母線處有異常聲音后，立即向調(diào)度申請停電檢查。

（1）首先對1號機(jī)組主變設(shè)備出口進(jìn)行初步檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯沖擊、損壞等痕跡。

保護(hù)裝置動作后，都會有報警顯示在界面上，查看裝置界面（不要上去就按動按鍵，以免有報警信息在初界面上）：

1）F31：主變小差保護(hù)裝置上有沒有picked up（保護(hù)啟動，但需注意每次充主變時都有此報警）字樣，若有再查看一下什么時候的報警。

F32：主變低壓側(cè)單相接地保護(hù)查看電壓。從裝置上可以看到線電壓、相電壓、零序電壓等信息，若對管壁放電肯定會顯示電壓低的。

F41：主變大差保護(hù)裝置上有沒有picked up（保護(hù)啟動）字樣，若有再查看一下什么時候的報警。

F42：主變低壓側(cè)單相接地保護(hù)查看電壓。從裝置上可以看到線電壓、相電壓、零序電壓等信息，若對管壁放電肯定會顯示電壓低的。

2）從保護(hù)裝置上F31、F32、F41、F42上分別下載錄波波形。

裝置只有在保護(hù)啟動錄波時才會有當(dāng)時的波形，此次放電并沒有啟動錄波，但放電還在繼續(xù)，因此手動下載現(xiàn)在的波形進(jìn)行分析。

從波形中可以看到，A、B、C三相的差動電流幾乎沒有，只有C相出現(xiàn)了短時間的梯形波；A、B、C三相的制動電流有很小的波動值，因為都是mA級的，基本可以忽略。

（2）對封閉母線進(jìn)行檢查。

將CT端子箱打開，端子箱蓋拆下后，還有一個端子接線板也一并拆下，檢查是否為端子虛接導(dǎo)致。通過檢查，CT接線緊固無異常，無放電痕跡。

將管母的CT蓋卸下、檢查，此處CT共有兩個，每個CT兩個圈，即CT12、CT13、CT14、CT15。檢查發(fā)現(xiàn)如下情況，CT有明顯放電現(xiàn)象如圖3，外側(cè)CT的5點鐘方向，釋放弱電流的小彈簧，已經(jīng)被壓彎了，如圖4。內(nèi)側(cè)CT 5點鐘方向的小彈簧，可以明顯看到已經(jīng)被放電碳化。

圖3 主變低壓側(cè)CT的均流彈簧放電痕跡

圖4 外側(cè)CT 5點鐘方向被壓偏的小彈簧

3.2 事故原因分析

（1）吊出受損的電流互感器，經(jīng)過外觀檢查，然后進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻電流比、極性測試和交流耐壓試驗等電氣一次試驗，試驗數(shù)據(jù)正常，CT本體無損壞，判斷一次設(shè)備無故障。

（2）試驗專業(yè)人員對1號主變A、B、C三相取油樣進(jìn)行油化試驗，化驗結(jié)果正常，表明主變無故障。

（3）初步判斷為彈簧與主母線間隙較小，從而導(dǎo)致主母線對彈簧放電。

4 處理過程

（1）臨時處理手段：對彈簧進(jìn)行拆除，清除放電部位的殘渣，彈簧接線柱由于互感器與主母間空間狹小，短期內(nèi)無法給予進(jìn)一步處理。耐壓試驗通過后在保證安全情況下機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行。準(zhǔn)備在機(jī)組C修時徹底處理。

（2）永久處理手段：在機(jī)組C修時，打開進(jìn)人孔，將并排的兩組母線CT，其中外部的一組固定螺栓拆除并挪出原來的位置，廠家人員對內(nèi)部的一組CT重新調(diào)整間隙并安裝彈簧（除去母線上的漆）。然后再將外部的一組CT彈簧重新安裝并調(diào)整間隙。

（3）進(jìn)行耐壓試驗。處理完成后，對母線進(jìn)行加壓試驗，電壓值為額定電壓15.75 kV（線電壓，以下相同），持續(xù)3 min，無放電現(xiàn)象，繼續(xù)升高電壓至20.78 kV，持續(xù)3 min，無放電現(xiàn)象，繼續(xù)升高電壓至24.25 kV，主母線對彈簧底座不存在間歇放電現(xiàn)象。兩組共6個CT全部通過耐壓試驗，可以投入正常運(yùn)行。對新的CT在進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻、交流耐壓試驗、變比和極性等一系列預(yù)防性試驗，實驗合格后，進(jìn)行1號主變低壓側(cè)發(fā)電機(jī)出口端A、B、C三相CT及連接板回裝并更換受損母線軟連接。

5 暴露問題

電流互感器均流彈簧與主母間距離設(shè)計不合理，按照廠家解釋彈簧應(yīng)與主母接觸，起到釋放電流互感器弱電流的作用，但實際彈簧與主母間存在一定間隙，當(dāng)間隙過小時，主母帶電后會對彈簧放電。在將主變低壓側(cè)電流互感器放電處的彈簧取走后加額定電壓試驗無放電現(xiàn)象，當(dāng)電壓升高至1.55倍額定電壓時放電現(xiàn)象又重新出現(xiàn)，判斷此時為主母對彈簧底座放電導(dǎo)致，驗證了彈簧與主母間距離設(shè)計過小是導(dǎo)致放電現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因。

6 防范措施

（1）均壓彈簧對封閉母線的CT特別重要，必須要安裝的完整、牢固和可靠。

（2）調(diào)整電流互感器位置，增大電流互感器彈簧與主母間隙，從而提高主母對彈簧放電的電壓等級。

（3）對CT安裝工藝要特別重視：

在設(shè)備安裝、技術(shù)改造時，對于高電壓、大電流的CT要嚴(yán)格按照廠家圖紙進(jìn)行施工，母線與CT內(nèi)表面的間隙要特別注意調(diào)整均勻，以保證有良好的安裝精度和設(shè)備運(yùn)行安全性。

（4）加強(qiáng)監(jiān)測和巡檢力度，發(fā)現(xiàn)異常情況后及時匯報。

7 結(jié)語

電流互感器作為測量儀表、繼電保護(hù)和自動裝置等取得一次設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的主要設(shè)備，在發(fā)電廠和變電站中起著重要的作用，電流互感器的正常運(yùn)行是保證電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在安裝和檢修過程中，要防止由于人為因素引起的引線接頭松動、二次繞組開路，特別是在發(fā)電廠機(jī)組機(jī)電安裝和調(diào)試過程中，應(yīng)認(rèn)真檢查安裝施工工藝、嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。按照規(guī)程要求對電流互感器進(jìn)行相應(yīng)電氣試驗，通過測試結(jié)果進(jìn)行綜合分析，提前發(fā)現(xiàn)電流互感器是否存在絕緣受損、進(jìn)水受潮及制造工藝不良等方面的缺陷，對確認(rèn)存在嚴(yán)重缺陷的電流互感器應(yīng)及時處理或更換。而均壓彈簧對封閉母線的CT特別重要，所以必須要安裝的完整、牢固和可靠。

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TM41

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1672-5387（2016）12-0052-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.019

2016-10-20

吳 妍（1990-），女，助理工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)行維護(hù)工作。