一起電流互感器產(chǎn)品缺陷引起的分析

孫金瑞

（太原煤氣化集團供電分公司，山西 太原 030024）

電流互感器的用途是實現(xiàn)被測電流值的變換，與普通變壓器不同的是其輸出容量很小，一般不超過數(shù)十伏安。一組電流互感器通常有多個鐵心，即具有多個繞組，提供不同的用途。電流互感器的一次繞組通常串接于被測量的一次電路中，二次繞組通過導線或電纜串接儀表及繼電保護等二次設備。電流互感器二次電流在正常運行及規(guī)定的故障條件下，應與一次電流成正比，其比值和相位不超過規(guī)定值。電流互感器的額定一次電流和額定二次電流是作為互感器性能基準的一次電流和二次電流。

電流互感器產(chǎn)品質(zhì)量，直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。只有好的產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，才能給電力系統(tǒng)提供安全穩(wěn)定運行的保障。都說產(chǎn)品質(zhì)量是設備長期穩(wěn)定運行的根本保障，但是如果從產(chǎn)品本身就有缺陷，再加上產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的工藝不到位、檢測不到位，往往就會造成一些不必要的事故發(fā)生。

2018年12月，在一個110kV變電站10kV系統(tǒng)的母聯(lián)開關柜內(nèi)，運行中的電流互感器發(fā)生的過熱燒毀現(xiàn)象。現(xiàn)場焦糊味濃重，幸虧變電運行人員發(fā)現(xiàn)及時、處理得當，才沒有造成停電和電氣設備大面積燒毀事故。這起事故雖然沒有造成電氣設備停電，但是故障箱的電流互感器嚴重燒毀，無法使用。未實現(xiàn)快速供電，在沒有配件的情況下，經(jīng)過協(xié)商，臨時用一截短路母排進行代替。這樣一來就給電氣設備的穩(wěn)定運行帶來了一定的安全隱患。

燒毀的電流互感器型號為：LZZBJ12-12，額定電流比3000/5A，額定電壓10kV，額定絕緣水平12/42/75kV。

圖1~圖4是故障電流互感器的拆解照片。

圖1 電流互感器解體照片

圖4 導電桿與導電排

1 電流互感器的結(jié)構(gòu)與功能介紹

通過對電流互感器的拆解可以很直觀的發(fā)現(xiàn)，電流互感器是由四部分組成的：固定底板、一次部分、二次部分、絕緣部分。

（1）固定底板：顧名思義，就是用來固定整個電流互感器并且安裝到配電柜內(nèi)部的預設位置。

圖2故障點燒灼痕跡

圖3 螺紋接觸部位放電燒痕

（2）一次部分：這部分又分為母排連接片、導電排、導電桿。高壓電路互感器的一次部分只有1匝。一次部分的截面積與通過其的額定電流成正比。

①母排連接片：連接片上有內(nèi)螺紋內(nèi)孔，用螺絲和母排緊密連接，確保連接可靠、導電良好、以免發(fā)熱。每個電流互感器有兩個連接片，分別是一次母排的進線和出線端。

②導電排：一端與母排連接片焊接一頭與導電桿通過螺紋進行連接，用于導引電流。一個電流互感器有兩個導電排。

③導電桿：導電桿兩端分別于兩個導電排固定，并且穿過二次線圈。用于傳導一次電流。

（3）二次部分：分為二次線圈和二次接線端子。

①二次線圈：根據(jù)實際設計需要，將二次線圈繞制在鐵芯上面。二次線圈的匝數(shù)是根據(jù)一次額定電流的大小來確定的。

根據(jù)電流互感器的額定電流3000A可以計算得出n2為600匝。

②二次接線端子：用于二次線圈的首尾引出來，便于保護和測量回路的連接。

（4）絕緣部分：用于一次部分、二次部分、底板之間的固定和保證其絕緣良好、可靠。

2 故障原因分析

通過對電流互感器的拆解發(fā)現(xiàn)有三個問題，這三個問題是導致電流互感器燒毀的根本原因。

（1）導電桿與導電排連接處雖然有螺紋連接，但是端部的焊接不牢靠，造成螺紋連接不夠緊密，導電接觸面積達不到額定電流的要求。當通過大電流時就會發(fā)熱，隨著發(fā)熱持續(xù)內(nèi)部絕緣降低，從而引起螺紋間的電弧，電弧又加重了發(fā)熱和絕緣的劣化。最終造成絕緣破裂，電流互感器燒毀。

（2）導電桿的材質(zhì)與導電排的材質(zhì)不同，也是導致發(fā)熱的一個主要原因。在電氣設備的母線材料選擇上通常采用T2型號的銅材。這種銅材具有導電好、電阻低、發(fā)熱量小的特點。

現(xiàn)場通過檢查發(fā)現(xiàn)，一次部分的母排連接片和導電排是優(yōu)質(zhì)的銅，而中間的導電桿使用的是H65黃銅材質(zhì)。

紫銅導熱系數(shù)為386.4w/（m·k），電阻率（20℃時）0.018Ω/m。

黃銅導熱系數(shù)為108.9w/（m·k），電阻率（20℃時）0.071Ω/m。

由于紫銅和黃銅的電導率不同，從而導致兩種不同的材料連接在一起，連接處會發(fā)熱，電導率又會隨著溫度的升高而變大，更加劇了連接部位的發(fā)熱。持續(xù)性的發(fā)熱造成絕緣材料受熱膨脹，最終造成電流互感器燒毀。

（3）絕緣部分，干式電流互感器是由環(huán)氧樹脂或其他樹脂膠注成的。這其中就有著質(zhì)量的差別。優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧樹脂力學性能高、附著力強、固化收縮率小一般為1%～2%、優(yōu)良的電絕緣性。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。穩(wěn)定性好，環(huán)氧樹脂的耐熱性一般為80～100℃。而劣質(zhì)的樹脂就會相差很多，塑性小、耐熱性低、易受溫度影響而變形。通過對電流互感器拆解分析可以明顯看出一次回路的連接部位是發(fā)熱最為嚴重的部位，所以可以得出結(jié)論，產(chǎn)品質(zhì)量是造成電流互感器燒毀的最根本原因。

這個電流互感器是一個小廠家生產(chǎn)制造的。廠家為了占領市場，就會低價銷售產(chǎn)品。低價的產(chǎn)品導致產(chǎn)品生產(chǎn)上，偷工減料、以次充好。當產(chǎn)品使用到生產(chǎn)現(xiàn)場后，電氣負荷低時，發(fā)熱量也小，不會出問題；然而隨著負荷增大后，電流隨之變大，劣質(zhì)產(chǎn)品的問題隨即暴露出來，最終導致電流互感器燒毀。

隨著該變電站用電負荷的不斷增加，10kV進線斷路器柜內(nèi)的電流互感器也出現(xiàn)了嚴重的發(fā)熱現(xiàn)象。柜體外殼的最高溫度達到了67℃，可想電流互感器的內(nèi)部溫度會更高。

3 應對方法

干式電流互感器采用的是一次性澆筑成型的方式制作的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是無法看到的，也就不能判斷產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣。只有通過技術檢測和必要的出廠試驗方能判斷其質(zhì)量是否合格。

（1）設備選型一定要合理，一定要考慮電流互感器的容量、精度、正常過負荷以及抗沖擊電流的能力，必須滿足正常運行要求和故障情況下的特殊要求。

（2）采購時一定要選擇業(yè)內(nèi)大廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品或者是電力系統(tǒng)的入圍電氣設備制造廠家的產(chǎn)品。這樣一來廠家產(chǎn)品有保障，設備才能穩(wěn)定運行。

（3）提高檢測手段，對電流互感器一次母線進行必要的回路電阻試驗，回路電阻小于100uΩ，當大于這一數(shù)值時，必須檢查清楚，并消除缺陷后方能投入運行。

為保證電氣設備的安全穩(wěn)定運行，需要對國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的互感器生產(chǎn)廠家進行咨詢和采購。知名廠家的同型號的電流互感器一支的價格為5100元，而原廠家的電流互感器一組才4500元。

將10kV的進線和母聯(lián)高壓柜的電流互感器更換成大廠家的產(chǎn)品后，發(fā)熱現(xiàn)象再沒有出現(xiàn)過，保證電氣設備安全運行穩(wěn)定。通過上述的實例充分說明了優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品是保證電氣設備安全穩(wěn)定運行的前提和最根本的保障。