倒置式電流互感器常見故障及診斷分析

摘要：對倒置式與正立式電流互感器優(yōu)缺點作以比較后，根據(jù)長期的工作實踐，以四家變電站（所）油浸倒置式電流互感器為例，闡述倒置式電流互感器常見故障及診斷分析。

關(guān)鍵詞：油浸；倒置式電流互感器；故障；診斷

作者簡介：李影（1958-），男，吉林舒蘭人，吉林省農(nóng)電有限公司吉林城郊分公司，副經(jīng)理，工程師。（吉林 吉林 132013）

中圖分類號：TM452 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0199-02

互感器包括電壓互感器和電流互感器，是交流電路中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，用來正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況，它們統(tǒng)屬于特種變壓器，工作原理基本與變壓器相同。筆者根據(jù)自己長期的工作實踐，以幾家變電所油浸倒置式電流互感器為例，闡述倒置式電流互感器常見故障及診斷分析。

一、倒置式與正立式電流互感器優(yōu)缺點比較

油浸倒置式電流互感器主要優(yōu)點是通過改變一次繞組連接方式可得到1∶2∶4三種電流比；正立式互感器只有兩種電流比。頭部儲油柜焊接密封，防滲漏油效果明顯。一次導(dǎo)體較短，與正立式相比容易滿足較高動熱穩(wěn)定電流的要求，同時也不需要接一次過電壓保護器。另外還有一點就是由于一次繞組沒有電容屏，不存在正立式一次“U”型底部受潮故障現(xiàn)象，因此接母差保護時可任意選擇二次保護圈。

油浸倒置式電流互感器主要缺點：由于二次繞組和鐵心在互感器的頭部，互感器重心較高；由于體積較小，內(nèi)部絕緣的變壓器油很少（約為正立式同電壓等級的60%），不能長期采油樣化驗；由于結(jié)構(gòu)緊湊，制造工藝和使用材料較常規(guī)正立式互感器要求更為嚴格。

相比正立式互感器，從整體上看還是油浸倒置式電流互感器的優(yōu)點突出，因而近年來，油浸倒置式電流互感器數(shù)量大增。

二、倒置式電流互感器異常及故障情況原因分析

1.HQ變電站66千伏倒置式電流互感器異常原因分析

這批互感器是2001年由SB互感器廠生產(chǎn)，2002年投入運行，2006被發(fā)現(xiàn)油中總烴超標(biāo)，而且H2含量很高，沒有乙炔。2007年，這批產(chǎn)品被DL互感器廠解體檢查。

解體檢查發(fā)現(xiàn)二次主絕緣電纜紙層間有大量凝固的X-臘，原因為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，造成局部位置場強高度集中，絕緣油在電場的作用下，分解出烴類氣體同時生成X-臘。

2.GQ變電站66千伏倒置式電流互感器異常原因分析

（1）異常的表現(xiàn)。GQ千伏變電站一批倒置式電流互感器于2008年1月出廠，當(dāng)年5月投入運行。2009年某日，運行人員發(fā)現(xiàn)幾臺互感器膨脹器漏油、變形且油位普遍升高，于是GQ變電站對所有66千伏電流互感器進行全面檢查。油色譜分析顯示，在這批互感器中有9臺H2嚴重超標(biāo)，并伴有一定的CH4產(chǎn)生，變電站研究決定將這批互感器返廠檢查。

（2）返廠檢查情況。抽樣檢查情況：相關(guān)人員從全部返廠的互感器中挑選了1/3進行了高壓試驗，其中帶過電的占30%，未帶過電的占70%。在帶過電的互感器中，除1臺沒有H2，1臺H2為84ppm外，其余的H2均大于10000ppm。工作人員對不帶電的互感器全部做了局部放電試驗和介損試驗，所有抽查到的互感器介損全部合格。

工作人員對9臺H2嚴重超標(biāo)的互感器（10000ppm以上）進行局部試驗，當(dāng)加壓剛到30kV時，放電量就全部大于10000 ppm。又對其中2臺進行了抽真空脫氣，其中的H2含量由原來的24619ppm/12798ppm降低到1890ppm/735ppm；當(dāng)加壓到72.5kV，局部放電量為5000～8000Pc。這說明了倒置式電流互感器的局部放電量與內(nèi)部油中的氣體含量有關(guān)。

（3）解體情況。現(xiàn)場共解體了5臺色譜嚴重超標(biāo)的互感器。其中3臺發(fā)現(xiàn)支桿頸部外絕緣層表面有黑色痕跡，經(jīng)鑒定，其為鑄鋁外殼的擦痕，母聯(lián)C相有同樣的黑色擦痕。進一步解體發(fā)現(xiàn)4臺互感器二次引線管電容屏多層有裂紋，而且裂紋全部在同一側(cè)的同一個位置上。檢查二次繞組鐵芯，發(fā)現(xiàn)它們?nèi)渴褂眯鹿桎撈宇^較少，沒有過熱痕跡。

（4）原因分析。通過以上試驗和對5臺產(chǎn)品的解體檢查可以確定，這批互感器出廠試驗項目全面，指標(biāo)合格，現(xiàn)場交接試驗也全部合格，但帶電后部分互感器內(nèi)部開始產(chǎn)生H2，說明這部分產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)了一般試驗無法檢測到的隱藏缺陷，這一點通過局部放電試驗、介損試驗以及色譜分析得以確認。

油位普遍升高是由于廠房交貨時，按運行單位要求往互感器內(nèi)部注油偏多，由于氣候變化，油位普遍升高屬于正常情況。

通過對異常互感器進行高壓試驗，5臺解體檢查可以確認這批互感器產(chǎn)生H2、CH4升高的原因是二次引線管的電容屏裂紋產(chǎn)生低能放電。造成電容屏裂紋的主要原因是互感器受到了嚴重的搖擺或沖擊。產(chǎn)生互感器二次引線管屏裂的主要環(huán)節(jié)是運輸和裝卸車。

電容屏產(chǎn)生裂紋的主要原因：GQ變電站為新建變電站，變電站外約700米的道路嚴重坑洼不平，倒置式電流互感器重心高，經(jīng)過這段道路時，會發(fā)生嚴重搖擺和顛簸，造成部分互感器二次引線管電容屏在中部發(fā)生局部裂紋。而當(dāng)互感器進入現(xiàn)場后，施工單位在卸車過程中，由于現(xiàn)場施工地面不平，部分互感器發(fā)生了傾斜，造成了一定的機械損傷以致電容屏開裂，其中3臺返廠更換了一次導(dǎo)桿，但沒有更換內(nèi)絕緣。

3.XF變電站倒置式電流互感器爆炸及異常原因分析

（1）故障經(jīng)過。2009年某日某時，XF變電站運行人員聽到戶外有爆炸聲，檢查發(fā)現(xiàn)場區(qū)一主一次B相電流互感器上部儲油柜爆炸開裂。該互感器2008年4月出廠，當(dāng)年11月投入運行。

（2）故障原因分析。經(jīng)現(xiàn)場查看，該電流互感器膨脹器已經(jīng)完全炸開，儲油柜沿焊接面完全開裂，上半部傾斜，內(nèi)部二次線包被火大面積燒黑，二次包絕緣紙電容屏、等電位連線多處燒斷。工作人員通過檢查，斷定該互感器爆炸為內(nèi)部故障所致。二次繞組屏蔽罩外絕緣紙燒損，局部有散花炸開狀，初步斷定為主絕緣擊穿故障。解體發(fā)現(xiàn)一次繞組導(dǎo)電桿對二次屏蔽罩放電（接地），放電電弧造成內(nèi)部絕緣油壓力突然升高，致使互感器頭部儲油柜炸開，變壓器油與空氣接觸在短路電弧的作用下起火。

4.JJ變電站倒置式電流互感器爆炸及異常原因分析

（1）故障經(jīng)過。2008年某日某時，JJ變電站某某線A相電流互感器發(fā)生爆炸。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電流互感器儲油柜炸開，儲油柜上半部分連同膨脹器完全脫落，支持磁套中間部位炸碎。

（2）產(chǎn)生故障的原因。經(jīng)過專家和制造廠技術(shù)人員共同研究分析，認為該互感器故障是因制造過程中，二次線圈屏蔽罩外包絕緣局部沒有達到工藝要求，毛刺、雜質(zhì)等使互感器在運行中電場分布不均勻，產(chǎn)生局部放電最后主絕緣擊穿。

（3）色譜異常原因分析。事后公司組織對JJ變電站所有倒置式電流互感器取油樣化驗，發(fā)現(xiàn)一些互感器中色譜出現(xiàn)異常或增長較快，而且部分互感器總烴超過150ppm，其中主要成分為H2、甲烷、乙烯，其中2臺有少量乙炔。同時重新對所有互感器的交接試驗數(shù)據(jù)進行了審查，發(fā)現(xiàn)大部分互感器介質(zhì)損失較交接試驗數(shù)據(jù)與出廠值有較大變化，最大增加77%。根據(jù)這種情況，公司對這些互感器進行了更換和返廠修理。

另外廠家認為H2升高的原因是互感器的金屬脫氧工藝沒有處理好，致使不銹鋼材與絕緣油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生H2。所以對返廠產(chǎn)品全部更換了技術(shù)膨脹器。

介質(zhì)損失角增大是由于現(xiàn)場試驗條件與制造廠試驗室條件相差較大，如現(xiàn)場的空氣濕度、鹽密度、屏蔽及溫度等等，對介損值的影響較大。廠家對返廠互感器重新進行的試驗驗證了這種說法。

三、防止倒置式電流互感器出現(xiàn)異常問題的注意事項

通過筆者對以上四起事例的分析，總結(jié)出防止倒置式電流互感器出現(xiàn)異常問題的注意事項。

一是由于倒置式電流互感器結(jié)構(gòu)上頭重腳輕的特點，國家電網(wǎng)公司技術(shù)規(guī)范中有明確規(guī)定，要求倒置式電流互感器的運輸過程中不能有嚴重震動、顛簸和沖撞現(xiàn)象，并嚴格規(guī)定220千伏及以上倒置式電流互感器必須臥倒運輸，并且要求加裝沖撞記錄儀進行振動監(jiān)視。制造廠雖然都能做到臥倒運輸，但很少有工廠能做到對運輸?shù)缆诽崆膀灥啦⒉扇∠鄳?yīng)措施的。一般新建變電所場區(qū)內(nèi)外路況都不好，極易造成倒置式電流互感器在這段路面發(fā)生損傷。

二是部分制造廠在裝配環(huán)節(jié)上還存在一定的問題，如吊裝、浸油后靜放時間（長）及出廠試驗（不合格）等。

三是運行單位要認真審核交接試驗和出廠試驗數(shù)據(jù)。運行單位在產(chǎn)品驗收時，只將交接試驗數(shù)據(jù)與國家標(biāo)準(zhǔn)對照判斷合格與否，而經(jīng)常忽視與出廠值進行比較，因而不能及時發(fā)現(xiàn)部分新產(chǎn)品存在的問題。

四是完善交接驗收試驗項目，如高電壓下的介質(zhì)損、局部放電試驗等。

五是如果對倒置式電流互感器不取油樣，實際上就等于運行單位解除了對互感器油色譜的監(jiān)視，一旦互感器內(nèi)部出現(xiàn)異常，則無法及時發(fā)現(xiàn)。建議運行一個月后應(yīng)該取一次油樣進行油色譜分析。

（責(zé)任編輯：宋秀麗）