電力互感器故障綜合測試診斷研究

劉悅平

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

電力互感器故障綜合測試診斷研究

劉悅平

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

電力互感器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，各種保護(hù)裝置和測量儀器必須使用由互感器轉(zhuǎn)換的電信號才可正常工作。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷也在不斷增長，受互感器本身質(zhì)量和用電負(fù)荷急劇變化的影響，近年來，由電力互感器故障引起的電力系統(tǒng)事故頻發(fā)，不僅影響到用戶的正常用電，而且嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，加強(qiáng)對電力互感器故障綜合測試診斷的研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)深入剖析了電力互感器的常見故障特征，并對現(xiàn)有的電力互感器故障綜合測試診斷技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)。

電力互感器；故障；診斷

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)張，根據(jù)我國“十二五”規(guī)劃，到2015年我國電力產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到53 000億元，裝機(jī)容量將達(dá)到14.7億kW，全國用電量將達(dá)到6.3萬億kW·h。穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)活動(dòng)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。但據(jù)中國電監(jiān)會(huì)發(fā)布的《2013年全國電力安全生產(chǎn)情況》報(bào)告顯示，2013年，我國共發(fā)生電力安全事件44起，造成多起大面積停電事故，這其中有將近一半的安全事件是由設(shè)備故障引起的。目前，國內(nèi)外對電網(wǎng)大面積停電事故原因的研究大部分集中在電網(wǎng)運(yùn)行本身上，而對電力設(shè)備故障導(dǎo)致的事故研究不夠重視。

電力互感器是電力系統(tǒng)中一個(gè)重要的電氣設(shè)備，包括電壓互感器和電流互感器2種。其主要作用是將一次側(cè)電壓/電流轉(zhuǎn)換為可供測量或保護(hù)裝置使用的二次側(cè)電壓/電流。電力互感器對生產(chǎn)過程中采用的材料、加工工藝、油質(zhì)及器身設(shè)計(jì)都有十分嚴(yán)格的要求，國內(nèi)很多電力系統(tǒng)還在使用20世紀(jì)90年代生產(chǎn)的互感器，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制，很多產(chǎn)品本身存在一定的缺陷，再加上年久失修，很容易造成設(shè)備故障[1-3]。雖然近年來國內(nèi)在互感器設(shè)計(jì)方面有了長足的進(jìn)步，但國內(nèi)用電負(fù)荷的不斷增長以及部分地區(qū)用電載荷的急劇變化，導(dǎo)致電力互感器的故障率顯著增加。因此，對電力互感器故障進(jìn)行綜合分析和診斷，對于提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性具有重大意義。

1 電力互感器的常見故障特征

不同種類的電力互感器由于工作原理的不同，在工作時(shí)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象和故障也不盡相同。本文分別就電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器和電容式電流互感器常見的故障特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1 電磁式電壓互感器的常見故障特征

(1) 諧振故障：當(dāng)開關(guān)突然合閘，或母線發(fā)生瞬間弧光接地現(xiàn)象時(shí)，都可能使一相或兩相的對地電壓瞬間提高，使電網(wǎng)發(fā)生沖擊擾動(dòng)，從而產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。嚴(yán)重的諧振可引起電磁式電壓互感器爆炸及變電站母線停電等事故。

(2) 熔絲熔斷：熔絲熔斷故障極可能是由諧振引起，但也可能是非諧振引起的。非諧振因素包括單相接地瞬間電壓互感器高壓熔絲熔斷和單相接地消失瞬間電壓互感器高壓熔絲熔斷。

1.2 電容式電壓互感器的常見故障特征

(1) 二次電壓降低：造成此類故障的因素很多，如互感器鐵芯氣隙變化、電容分壓器電容量變化、電容分壓器短路、電磁單元被燒壞等，均會(huì)使輸出電壓迅速降低，導(dǎo)致一、二次電壓比相差很大。

(2) 中間變壓器故障：中間變壓器電磁單元受潮、一次線圈高壓引線接地等都可引起中間變壓器故障。通常中間變壓器損壞都會(huì)伴隨著聲音異常、漏油、局部溫度升高等外部特征。

(3) 局部放電故障：由于電容式電壓互感器真空處理不完善或受潮等因素可能會(huì)導(dǎo)致油浸紙及絕緣支撐桿絕緣強(qiáng)度降低，在高電場作用下就會(huì)引起局部放電。放電后又會(huì)使油分解氣化，造成電容器絕緣性能進(jìn)一步惡化。此外，在生產(chǎn)過程中，由于原材料質(zhì)量不好或者拉力不均勻造成電容器元件表面褶皺太多，也容易產(chǎn)生局部放電。

1.3 電容式電流互感器的常見故障特征

(1) 一次回路故障：該類故障發(fā)生的主要原因?yàn)橐淮位芈穬?nèi)樁頭或外樁頭接觸不良。樁頭生成的氧化層未及時(shí)清除、樁頭接線板的緊固工藝不當(dāng)均可能造成接觸不良。故障特征為回路直流電阻過大。

(2) 互感器受潮：互感器的密封墊圈或金屬膨脹器受腐蝕、老化或受損可能會(huì)使大氣中的水分進(jìn)入互感器導(dǎo)致其受潮。故障特征為絕緣電阻過大或放電性故障(色譜分析法)。

(3) 電容屏干燥不夠充分：一般在互感器出廠時(shí)都會(huì)對其進(jìn)行干燥處理，以去除內(nèi)部的水分。但在干燥過程中，電容屏內(nèi)層由于其位于互感器內(nèi)層而不易完全干燥，當(dāng)互感器運(yùn)行時(shí)由于元件發(fā)熱使水分蒸發(fā)，易導(dǎo)致電容屏主絕緣整體受潮。故障特征為介損超標(biāo)。

(4) 電容芯子內(nèi)局部放電：主要原因?yàn)榻^緣層表面不光滑，或互感器內(nèi)部存在雜質(zhì)，導(dǎo)致局部放電缺陷。故障特征為放電性故障、介損超標(biāo)(色譜分析法)。

2 電力互感器故障綜合診斷技術(shù)

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)診斷技術(shù)

對于電力互感器的故障和異常，試驗(yàn)數(shù)據(jù)診斷是一種較為常用的診斷方法和手段。在電力互感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)診斷中，應(yīng)先對產(chǎn)生故障的電力互感器進(jìn)行不同的相關(guān)試驗(yàn)，在測得對應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，即可為電力互感器的故障診斷提供足夠的依據(jù)和基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)互感器的相關(guān)技術(shù)規(guī)范確定不同檢測指標(biāo)的相關(guān)限值，對測試所得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障性判定，確定存在異常的測試評價(jià)指標(biāo)，最后對存在異常的指標(biāo)進(jìn)行針對性的分析和判斷，以確定電力互感器的故障發(fā)生位置和原因。

2.2 停電檢測與帶電檢測綜合診斷技術(shù)

停電檢測和帶電檢測是電力互感器的重要故障診斷手段，二者之間的配合使用不但可以相互補(bǔ)充，減少檢測過程中的相關(guān)誤差，而且還能夠作為證據(jù)對二者的檢測結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，為電力互感器的故障診斷提供準(zhǔn)確和真實(shí)的保證。但是二者在單獨(dú)使用時(shí)存在著一定的缺陷。對于停電檢測，技術(shù)人員測試水平參差不齊、與真實(shí)運(yùn)行狀況存在一定程度的差異等原因，使得測試結(jié)果存在著較大的局限性；而對于帶電測試，則是容易受到外界環(huán)境干擾、檢測項(xiàng)目缺乏代表性等不良因素的影響。因此，對于電力互感器的故障檢測，二者應(yīng)該相互結(jié)合來使用。

2.3 解體診斷技術(shù)

解體診斷技術(shù)是基于對互感器類設(shè)備的原理和技術(shù)、互感器結(jié)構(gòu)、互感器設(shè)計(jì)和互感器試驗(yàn)有明確清晰的了解之后進(jìn)行的進(jìn)一步的故障點(diǎn)和故障原因的分析和診斷技術(shù)。在對電力互感器的相關(guān)結(jié)構(gòu)和類型等信息進(jìn)行深入了解的基礎(chǔ)上，對設(shè)備進(jìn)行解體分析，查找存在的故障點(diǎn)和故障原因，加強(qiáng)電力設(shè)備運(yùn)行安全管理和維護(hù)[4]。

2.4 故障綜合診斷技術(shù)

電力互感器故障綜合診斷技術(shù)是將試驗(yàn)數(shù)據(jù)診斷技術(shù)、停電檢測與帶電檢測綜合診斷技術(shù)、解體診斷技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，綜合發(fā)揮不同診斷技術(shù)在故障診斷過程中的不同優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)電力互感器故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 結(jié)語

本文深入分析了電力互感器常見的故障特性，剖析了電力互感器故障的特點(diǎn)，并對現(xiàn)有的電力互感器故障綜合測試診斷技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，著重介紹了試驗(yàn)數(shù)據(jù)診斷技術(shù)、停電檢測與帶電檢測、解體診斷技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)。在實(shí)際操作中，應(yīng)在充分了解各類電力互感器故障特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)地選擇電力互感器檢測技術(shù)，才能以最小的成本獲取相對準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

[1] 趙修民，趙屹濤.測量用互感器及其測試儀器的發(fā)展和創(chuàng)新[J].中國工程科學(xué)，2000(3)

[2] 劉力，孫結(jié)中.中間變壓器對電容式電壓互感器介損測量的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001(9)

[3] 黃勇，周有慶，彭紅海，等.電流互感器變比測量方法的研究[J].變壓器，2002(11)

[4] 唐崇年.電力互感器故障綜合測試診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2012

2014-10-08

劉悅平(1982—)，男，廣東梅州人，工程師，研究方向：互感器的事故預(yù)防。