一起500 kV電流互感器滲油故障原因分析及處理

尹顯貴

(陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城 048102)

0 引言

為保證電力系統安全經濟運行，必須對電力設備的運行情況進行監視和測量。由于一般的測量和保護裝置不能直接接入一次高壓設備，因此需要將一次系統的大電流按比例變換成小電流，提供給測量儀表和保護裝置使用。在測量交變電流的大電流時，為便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流；另外，線路上的電壓比較高，如果直接進行測量是非常危險的。電流互感器可起到變流和電氣隔離的作用，是電力系統中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。電流互感器將大電流按比例轉換成小電流，電流互感器一次側接在一次系統，二次側接入測量儀表、繼電保護等。油浸式電流互感器的漏油現象比較普遍，當電流互感器嚴重缺油時，就會使電流互感器的線圈暴露在空氣中，導致其絕緣強度降低，引起電流互感器內部絕緣擊穿。此時，不僅可能使電流互感器燒毀爆炸；而且高壓還可能串到二次側，燒毀二次保護設備，嚴重危及機組設備及人員人身安全。

1 故障經過

2013-04-16T16:20，某電廠網控運行人員巡檢500 kV升壓站設備時，發現5034開關A相電流互感器存在嚴重滲油現象，隨之通知變電班檢修人員。變電班人員迅速趕到現場，初步檢查發現是電流互感器上部儲油柜處滲油，滲油速度大約10滴/min。由于網控運行人員發現及時，在電流互感器下方用高倍望遠鏡觀察，發現電流互感器的油位并未下降。但為了保證機組設備及人員人身安全，避免因電流互感器漏油發生重大事故，值長迅速向調度中心申請將設備停電，并立即組織變電班檢修人員對設備進行全面檢查。

2 故障分析

油浸式電流互感器發生滲油故障可細分為以下幾種情況。

(1)密封滲漏油。若密封墊彈性尚好，可能是壓縮量不一致原因導致滲漏油，應均勻緊固螺栓,確保壓縮量一致；若仍漏油，可能是密封面加工不良或有雜質，應將密封墊取下處理或更換。

(2)材質不良或焊接滲漏油。如儲油柜有沙眼或焊接滲油，可采用堵漏膠或電焊的辦法進行處理。為避免影響油的色譜分析結果，電焊堵漏后必須換油。若膨脹器焊縫處滲油，應進行更換或補焊。

(3)二次小套管滲油。緊固滲油套管的壓緊螺母，或輕輕打開螺母，在螺桿上纏繞生料帶，涂密封膠后再緊固，以防沿螺紋滲油。滲油嚴重時，應更換為有防滲密封結構的套管。

根據上述幾種情況，在該設備停電后，變電班檢修人員對其進行詳細檢查，發現是從儲油柜上部金屬膨脹器呼吸管處滲油。初步分析認為，導致電流互感器漏油的原因有以下幾種可能：

(1)此油浸式電流互感器發生內部故障，導致油位升高而漏油；

(2)儲油柜密封元件老化或膨脹器老化而存在缺陷，引起漏油；

(3)儲油柜補償容積設計不符合現場要求，由于晝夜溫差較大產生的熱脹冷縮作用，導致漏油。

電流互感器故障前后試驗數據如表1，2所示。

表1 故障前電流互感器試驗數據

表2 故障后電流互感器試驗數據

從表1，2可知，電流互感器故障前后的試驗數據相差不大。因此，可以排除因電流互感器發生內部故障導致油位升高而漏油的可能。

該電流互感器為沈陽變壓器有限責任公司生產的LB2-500W2型正立油浸式電流互感器，主要由油箱、瓷套、儲油柜、膨脹器和器身組成。一次導體為全鋁構件，一次繞組由2個彼此絕緣的半圈鋁管拼成整圈，構成2匝，并彎成“U”型，4個端口皆引出儲油柜外。二次繞組置于“U”型一次繞組的L1（P1）側，有多種組合，測量級準確級有0.2級，保護級準確級有5P級和TPY級等，全部部件都浸在變壓器絕緣油中。該設備于1998年10月投入運行使用，至今已投入運行長達15年。

由于該地區晝夜溫差較大，儲油柜的補償容積是根據總油重及使用地區的最高、最低環境溫度來計算的。即：

式中：

V——儲油柜的補償容積，L；

G——總油重，kg；

g——油的密度0.9，kg/L；

f——油體積補償參數；

a——油體積膨脹系數，a=0.000 733；

Δt——使用地區的最高和最低環境溫差值；

t——平均溫升，MEMO系數為50。

電流互感器的總油重為2 100 kg，最高溫度為35 ℃，最低溫度為-20 ℃。根據式(1)，(2)可知：

實際儲油柜的容積約為500 L，完全能滿足儲油柜的補償容積。

因此，專家判斷該LB2-500W2型正立油浸式電流互感器漏油的主要原因是膨脹器老化，存在缺陷。膨脹器的滲油點如圖1所示。

圖1 膨脹器滲油點

3 故障處理

該電廠使用的金屬膨脹器為沈陽變壓器廠六分廠生產的PH850-7型外盒式金屬膨脹器，該型號廠家已不再生產。經與廠家溝通后，將其更換為PBD-800×24型內油式金屬膨脹器。

由于新型金屬膨脹器需要向廠家定購，5月12日后設備才能到貨。在此期間變電班檢修人員對其實施了24 h不間斷監控，從4月16日至5月12日，每隔1 h用紅外線測溫儀對其進行1次溫度測量，同時觀察滲油情況并做好相關記錄。在此期間，未發現設備有溫度升高的現象，在環境溫度超過30 ℃時，出現1 min滲漏8～10滴油的情況；而在環境溫度低于30 ℃時，3 min才會滲漏1滴油。由此可見，在短期內此設備暫無大礙。

5月12日，PBD-800×24型內油式金屬膨脹器備件到貨后，變電班檢修人員對膨脹器進行了更換，步驟如下。

(1)更換前，先對5034開關CT進行相關項目試驗：油介損、耐壓試驗、油色譜化驗。其擊穿電壓應大于50 kV，90 ℃時的tanδ不應大于0.7 %，微水含量不應大于15 mg/L，含氣量(體積分數)不應大于3 %。將油色譜分析結果與最近一次數據比較，H2，C2H2及總烴含量應無明顯差別。

(2)實驗合格后，從5034開關CT A相下部取樣閥處放油。由于互感器內部是真空狀態,放油時應將膨脹器上部法蘭螺栓松開以破除真空，放油時注意觀察儲油柜的油位指示，以防放油過多導致一次繞組暴露。放至儲油柜上沿時拆除舊金屬膨脹器，注意對瓷套內的油做好密封以防空氣進入，放出的油應注入真空濾油機內進行真空濾油。

(3)將PBD-800×24型內油式金屬膨脹器吊起，檢查膨脹器與儲油柜的連接部位，確定清潔無雜物后再安裝內油式膨脹器。

(4)對安裝好的金屬膨脹器抽真空，至真空度不高于133 Pa為止。將通過真空濾油機過濾完畢后的變壓器油注入膨脹器內，注入約170 kg，在膨脹器上沿與下沿距離升至470 mm時停止注油。打開膨脹器的排氣閥門對膨脹器進行放油，在油中無氣體，膨脹器上沿與下沿距離降至450 mm時，關閉排氣閥門。

(5)安裝不銹鋼外罩。上蓋與外罩應連接可靠，不得有卡澀現象，保證在膨脹器內壓力異常增大時能頂起上蓋。

(6)更換后進行油介損、耐壓試驗、油色譜化驗，并與更換前數據進行比較，在各項指標合格，各部位檢查無誤后投入運行使用。

4 更換前后的膨脹器比較分析

原PH850-7型外盒式金屬膨脹器，有7節補償裝置，用以補償油體積隨溫度變化的容積，其外殼裝有油視察窗和安全膜。當由于故障而導致設備內部出現危險的高壓力時，安全膜的膜片就會破碎釋放壓力。由于此金屬膨脹器只有7節補償裝置，其補償系數較小，所以安裝安全膜以釋放高壓力，這樣就增加了設備的停運幾率。同時，此金屬膨脹器的油視察窗過小，在設備運行時無法看到油位指示，并且此型號的金屬膨脹器廠家已不再生產，導致無法采購備件。

更換后的金屬膨脹器為沈陽蘭天電力設備修造廠生產的PBD-800×24型內充油波紋式金屬膨脹器，補償裝置有24節，每節的有效容積為9.26 L。膨脹器的波與波之間不是焊接的，而是由不銹鋼薄板直接制成U形波，膨脹器U形波深度僅為基本直徑的6 %～9 %，其軸向穩定性較好。油溫指針與油位同步升降，油位視覺直觀，在設備運行時可直接看到油位指示。PBD-800×24型內充油波紋式金屬膨脹器采用不銹鋼外罩。該金屬膨脹器外罩產品全國各大廠家均能生產，為采購該備件提供了便利條件。

5 結論

更換后的金屬膨脹器運行正常，消除了該電流互感器A相上部滲油嚴重的故障，方便了檢修、運行巡檢和點檢觀察油位指示，保證了機組的安全穩定運行及運行維護人員的人身安全。

1 丁 蘇．一起電流互感器耐壓擊穿事故分析[J]．電力安全技術，2012(6)．