500 kV SF6電流互感器內(nèi)部放電原因分析

李　博，盧　路，姜自國(guó)，紀(jì)代智，劉　暢

（華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽　巢湖　238015）

500 kV SF6電流互感器內(nèi)部放電原因分析

李博，盧路，姜自國(guó)，紀(jì)代智，劉暢

（華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽巢湖238015）

分析一起500 kV SF6氣體絕緣電流互感器由于盆式絕緣子質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的內(nèi)部放電故障，介紹該電流互感器的結(jié)構(gòu)特性，推斷內(nèi)部放電故障發(fā)展過(guò)程，并從設(shè)備制造、試驗(yàn)維護(hù)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等方面提出防范此類(lèi)事故的措施。

SF6電流互感器；盆式絕緣子；結(jié)構(gòu)特征；防范措施

0　引言

SF6電流互感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量小、耐絕緣老化等優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，但是由于制作工藝、試驗(yàn)維護(hù)等方面的原因，500 kV SF6電流互感器事故頻發(fā)［1-2］，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

某電廠2號(hào)機(jī)組額定容量660MW，采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線(xiàn)，主變高壓測(cè)電流互感器為500kV SF6LVQBT-500W3型，2009-11-18投運(yùn)。2015-02-01，2號(hào)機(jī)組突然跳閘，廠內(nèi)兩套發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)、兩套線(xiàn)路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障測(cè)距顯示為0 km。檢查升壓站就地設(shè)備，主變高壓側(cè)電流互感器C相本體與升高座接地銅排有放電灼傷痕跡，二次接線(xiàn)盒內(nèi)二次繞組屏蔽筒接地線(xiàn)熔斷，電流互感器本體外殼完好，防爆片未爆破，SF6壓力表顯示為0.5 MPa（為正常運(yùn)行時(shí)顯示值），事故前系統(tǒng)無(wú)操作，也未遭受雷擊。

1　故障原因及措施

1.1LVQBT-500W3型電流互感器結(jié)構(gòu)特征

故障電流互感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。整體采用倒立式結(jié)構(gòu)，頂部外殼為圓筒型，一次繞組從二次繞組的幾何中心穿過(guò)，二次繞組置于屏蔽筒（運(yùn)行引至接線(xiàn)盒內(nèi)接地）內(nèi)，二次引線(xiàn)經(jīng)過(guò)低電位的二次引線(xiàn)管（運(yùn)行中接地）引至下部的接線(xiàn)盒。屏蔽筒與外殼之間是SF6氣體絕緣，電流互感器主絕緣呈現(xiàn)兩個(gè)同軸圓柱體電場(chǎng)，屏蔽筒連同其內(nèi)部的二次繞組由盆式絕緣子固定在底座上，盆式絕緣子采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注，為進(jìn)一步改善套管與軀殼內(nèi)電場(chǎng)，套管內(nèi)部加裝了電容屏蔽筒。

SF6電流互感器頂部外殼、二次繞組屏蔽筒、一次導(dǎo)電桿之間呈現(xiàn)高壓—低壓—高壓的電場(chǎng)分布，盆式絕緣子也長(zhǎng)期耐受高電壓。

1.2現(xiàn)場(chǎng)檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，電流互感器本體與升高座之間有放電灼傷痕跡，二次接線(xiàn)盒內(nèi)二次繞組屏蔽筒接地線(xiàn)熔斷，如圖2所示，其他外觀未見(jiàn)異常。電流互感器返廠進(jìn)行解體檢查，內(nèi)部部件之間未發(fā)現(xiàn)有相對(duì)位移，盆式絕緣子外壁縱向有較長(zhǎng)裂紋并且端面把合螺栓處有裂紋，如圖3、圖4所示，但裂紋處只有輕微沿面放電痕跡，未見(jiàn)明顯放電溝槽；二次繞組屏蔽筒與電流互感器內(nèi)殼體對(duì)應(yīng)部位有放電痕跡，并見(jiàn)大量黑色碳化物，如圖5、圖6所示，二次繞組屏蔽筒對(duì)二次繞組放電點(diǎn)如圖7所示。

圖1　電流互感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2　二次繞組屏蔽筒接線(xiàn)已燒斷

圖3　盆式絕緣子外壁裂紋

圖4　端面把合螺栓處裂紋

圖5　二次繞組屏蔽筒放電點(diǎn)

圖6　電流互感器殼內(nèi)放電點(diǎn)

圖7　二次繞組屏蔽筒對(duì)二次繞組放電點(diǎn)

1.3放電原因分析

綜合解體前及解體后的盆式絕緣子表面裂紋和損傷程度、二次繞組屏蔽筒表面及殼內(nèi)放電情況、本體與升高座之間放電灼傷痕跡等情況分析，推斷電流互感器內(nèi)部放電發(fā)展過(guò)程如下：電流互感器盆式絕緣子內(nèi)部出現(xiàn)縱向裂紋，裂紋處受到更高電場(chǎng)的作用，出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，但盆式絕緣子周?chē)^緣未被擊穿，而爬電產(chǎn)生的電子使SF6氣體變質(zhì)，絕緣性能下降，隨著時(shí)間推移，電流互感器殼內(nèi)位置較近的外殼與二次繞組屏蔽筒相對(duì)位置處主絕緣被擊穿，擊穿后形成的短路電流瞬間使二次繞組屏蔽罩接地線(xiàn)燒斷，導(dǎo)致二次繞組屏蔽筒呈現(xiàn)高電壓，進(jìn)而對(duì)接地的二次繞組放電，形成二次擊穿，短路電流經(jīng)過(guò)電流互感器本體與升高座之間的接地線(xiàn)流入地網(wǎng)，也導(dǎo)致本體與升壓座之間銅排有放電灼傷痕跡。

由電流互感器解體檢查情況可以判斷，電流互感器內(nèi)部放電的直接原因是盆式絕緣子質(zhì)量缺陷，即盆式絕緣子表面存在裂紋，但裂紋不是放電形成的通道，而是產(chǎn)生沿面放電的原因，裂紋是由于盆式絕緣子在組裝過(guò)程，端面把合螺栓受力可能不均勻，運(yùn)輸或者安裝過(guò)程中受到的剪應(yīng)力過(guò)大而形成的。裂紋處的相對(duì)介電常數(shù)小于盆式絕緣子的相對(duì)介電常數(shù)，裂紋處的電場(chǎng)將會(huì)明顯增大，場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)到41.156 kV/cm［3］，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度，因此產(chǎn)生輕微爬電，促使SF6氣體絕緣性能下降，導(dǎo)致殼體與二次繞組絕緣筒處擊穿，最終導(dǎo)致故障發(fā)生，機(jī)組停運(yùn)。

1.4防范措施

電流互感器制造廠應(yīng)改進(jìn)以環(huán)氧樹(shù)脂澆注的盆式絕緣子等關(guān)鍵部件的制作工藝，使電壓盆式絕緣子應(yīng)能滿(mǎn)足在全電壓下20 h零局放的要求；制造廠二次繞組屏蔽筒接地線(xiàn)由1根改為

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該電流互感器于2009年11月投運(yùn)，至故障發(fā)生已運(yùn)行5年多，盆式絕緣子等絕緣支撐件在放電故障起始階段，應(yīng)表現(xiàn)為微弱的爬電，放電的能量較低，發(fā)展的周期較長(zhǎng)；2013年大修時(shí)，該電流互感器檢修時(shí)通過(guò)了耐壓試驗(yàn)，說(shuō)明耐壓試驗(yàn)對(duì)檢查足夠嚴(yán)重的缺陷時(shí)有效，但不是對(duì)所有的缺陷有效；局部放電試驗(yàn)?zāi)茉诎l(fā)現(xiàn)缺陷方面靈敏、有效，應(yīng)克服現(xiàn)場(chǎng)條件制約進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。

2　結(jié)語(yǔ)

分析說(shuō)明SF6電流互感器內(nèi)部放電原因，推斷放電過(guò)程，進(jìn)而提出防范措施。SF6設(shè)備在電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，采用紅外傳感技術(shù)和電化學(xué)原理實(shí)現(xiàn)SF6氣體純度以及故障分解物含量的在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)目前已經(jīng)在研究階段［4-6］，盡快付諸實(shí)踐將提前發(fā)現(xiàn)SF6氣體絕緣隱患，避免類(lèi)似故障發(fā)生。

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收稿日期：2016-02-10

作者簡(jiǎn)介：

李博（1984），男，工程師，從事繼電保護(hù)等工作；

盧路（1991），女，從事繼電保護(hù)工作；

姜自國(guó)（1978），男，工程師，從事電廠集控運(yùn)行工作；

紀(jì)代智（1984），男，工程師，從事電廠集控運(yùn)行工作；

劉暢（1988），女，工程師，從事電廠繼電保護(hù)工作。

Cause Analysis of Internal Discharge for the 500 kV SF6Current Transformer

LI Bo，LU Lu，JIANG Ziguo，JI Daizhi，LIU Chang
（Huanengchaohu Power Plant Co.，Ltd.，Chaohu 238015，China）

An internal discharge breakdown of 500 kV SF6gas-insulated current transformer was analyzed caused by quality defects of bisc insulator.Structural characteristics of this type of current transformer and the developing process of internal discharge breakdown were introduced.Finally preventive measures were proposed from aspects of equipment manufacturing，test maintenance and on-line monitoring.

SF6current transformer；bisc insulator；structure characteristics；preventive measures

TM452

B

1007－9904（2016）07－0051－02

2016-04-252根引至二次繞組接線(xiàn)盒內(nèi)接地（已被制造廠采納應(yīng)用）；產(chǎn)品在運(yùn)輸中應(yīng)有緩沖防震措施，并安裝檢測(cè)產(chǎn)品受震情況振動(dòng)子。

王福海（1974），男，工程師，從事輸電線(xiàn)路施工方面工作。