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，2003年9月投運，交接試驗各項數據合格。2007年3月2日，該TA出現油色譜異常情況，其現象為氫氣、甲烷、乙烷、乙炔及總烴等含量明顯增高，而且產生率較快,實測數據見表1。現場對該TA進行局部放電測試，放電量大于1 000 pC。

表1 油中氣體體積分數實測數據 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及總烴體積分數均大大超過了《變壓器油中溶解氣體分析及判斷導則》中所規定的注意值，其中W相TA氫氣超標143倍，總烴超標21.77倍[1-2]。根據油中氣體組分體積分數變化的特征及三比值法進行分析，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相數據正常，為了排除色譜分析過程中可能出現的產生誤差的偶然因素，進行2次跟蹤，但數據基本相同，都在誤差范圍之內。特別是氫氣已經達到21 521.46 μL/L，導致TA內部壓力很大，已瀕臨爆炸邊緣，于是立即將這臺TA退出運行，進行返廠試驗。

2 故障查找

2.1 試驗數據分析

查找近年來該TA的停電絕緣試驗數據[3]，見表2。 返廠后的介質損耗和電容值見表3。

表2 近年來絕緣試驗數據

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，介質損耗超標，規程要求值為0.7%，該TA返廠后，在廠家進行了局部放電試驗和絕緣油色譜分析，所測色譜數據和局部放電量同現場所測數據基本相符，查出廠報告，出廠時局放量僅為4 pC，為了查明產氣原因，對該TA進行吊芯解體檢查[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主絕緣未發現擊穿閃絡痕跡。解體中，將主絕緣層層扒開，發現有制造工藝上的缺陷，如絕緣紙搭接不當，使絕緣紙起皺產生空隙，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的絕緣試驗方法難以發現，互感器運行后長期產生局部放電，其積累效應導致油紙絕緣老化分解。

3 原因分析

從以上現象分析可知，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。鋁箔每出現一個皺褶，就多出一個夾層空間，致使主電容屏電場結構發生變化，因此，高壓電場分布也相應地發生變化。通常空氣的介電常數比固體絕緣介質的介電常數低，而介質的介電常數與其所能承受電場強度成反比。在電場作用下，氣泡承受的電場強度比固體介質高，而空氣的擊穿強度又低于固體介質，因此，當外加電壓升高到一定值時，就會造成空氣的局部擊穿而產生局部放電。在局部放電時，使油分解，再加上油中原來存在著一些雜質，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內部放電產生的蠟狀物，則是造成介質損耗tanδ增大的主要原因。蠟狀物的生成，使絕緣的介質損耗tanδ激增，所以會出現tanδ超標的現象。皺褶的出現，象平地凸起一個“峰”，在強高壓電場作用下，這類“峰” 就越易放電，該TA故障隱患屬積累效應。

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，導致產氣，這種產氣激化局部放電后又加劇產氣，如此不斷積累、擴大，最后從固體絕緣缺陷逐步發展到絕緣油色譜超標故障。

4 防范措施

a. 制造廠繼續對該TA缺陷原因做進一步的分析研究，主要包括絕緣油成分，電容屏電場分布、含有疑似X蠟物質的絕緣紙、原材料質量、生產工藝流程、工裝設備等方面可能存在的問題。嚴把質量關，加強生產工藝流程控制，提高產品設計水平，加強進廠原材料、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生。

b. 對同廠家、同批出廠的該種設備，在公司范圍內進行一次油色譜分析檢查，進行初步診斷。對于診斷結果為異常或可疑的設備應縮短油色譜檢測周期，跟蹤分析，考察其增長趨勢，若數據增長較快，應引起重視，并增加其他必要的檢測手段，從而對設備缺陷的性質和位置做出進一步的判斷。一旦發現問題，應立即退出運行，將問題消滅在萌芽狀態。

c. 工作人員應提高設備運行維護、檢修管理水平，嚴把輸變電設備驗收關及運行監督關，結合狀態檢修工作開展設備評估，發現設備運行中存在的不足，及時消除隱患。

5 結束語

該TA反映出來的異常現象是產品制造方面的問題所致，即由于皺褶、空氣穴的存在，導致一系列的電氣—物理—化學作用，這種作用是影響絕緣壽命的主要因素之一。建議嚴把質量關，從制造工藝、產品設計、原材料檢驗等多方面采取有效措施，確保設備制造質量。

參考文獻：

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

[2] GB 7252-2001，變壓器油中溶解氣體分析及判斷導則[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.電力設備異常運行及事故處理[M].北京：中國水利電力出版社，1999.