一起110kVSF6電流互感器故障原因分析及防范措施

張 競

（國網江西省電力有限公司電力科學研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

SF6氣體電流互感器因其重量輕、結構簡單，運行維護方便等優點，受到電力市場的青睞，越來越多的運用在電力系統新建變電站工程中。但由于在國內應用的時間不長，需要及時總結和積累經驗。某220kV變電站110kV開關間隔發生了一起110kVSF6電流互感器故障，SF6電流互感器在運行中的安全問題再次引起大家的注意。對此次110kVSF6電流互感器故障情況進行分析，發現存在的問題，并提出相應改進措施。

1 變電站情況介紹及故障經過

2017年5月7日22∶40，某220kV變電站110kV線路開關間隔A相電流互感器監控顯示電流異常，B、C相電流正常。繼電保護人員在變電站計量裝置查得二次側電流A相為0.06A，B、C相電流為0.2A；線路保護裝置顯示A相電流接近為0，B、C相電流為25mA，母差、故障錄波裝置顯示電流A相為8mA，B、C相電流為25mA。

發現A相電流互感器故障后，及時拆除了A相電流互感器，并用臨近間隔電流互感器替代安裝至A相，5月8日中午12∶50恢復了該110kV線路開關間隔的正常運行。

2 停電例行試驗結果分析

技術人員對故障電流互感器進行了外觀檢查、變比、伏安特性試驗、誤差試驗、一次繞組絕緣電阻試驗、二次繞組直流電阻試驗及絕緣電阻試驗、1min工頻耐壓試驗。

2.1 產品外觀檢查

現場檢查產品氣體密度繼電器壓力指示正常，殼體、套管、接線盒等均無損壞。但發現P2端接線端子發生了變形，向上傾斜（據現場檢修人員反應，設備從安裝架上拆除之前已存在傾斜，見圖1）。

圖1 導電桿向上傾斜

2.2 變比、伏安特性試驗

110kV線路開關間隔停電后，對該間隔三相電流互感器進行變比、伏安特性試驗，發現B、C相電流互感器正常，A相電流互感器故障。A相電流互感器故障情況如下：

1）線路保護繞組實測變比不穩定，時有時無，額定變比為600/1；

2）母差保護繞組實測變比為1664.6/1，額定變比為600/1；

3）故障錄波保護繞組實測變比為1778/1，額定變比為600/1；

4）測量繞組實測變比為1333/1，額定變比為300/1；

5）計量繞組實測變比為1098.3/1，額定變比為300/1。

2.3 誤差試驗

1）一次繞組為串聯方式。

產品首先在原運行狀態（串聯狀態），變比為600/1下進行繞組誤差試驗。試驗結果顯示0.5級繞組比差為-63.47%，角差為-445.0′；0.2S級繞組比差為-63.44%，角差為-448.2′；5P30級比差為-63.45%，角差為-453.6′，嚴重超出GB20840.2—2014的規定。

2）一次繞組并聯方式。

拆下串聯接線板，在并聯狀態1200/1下進行繞組誤差試驗。試驗結果0.5級繞組比差為0.11%，角差為0′；0.2S級繞組比差為0.12%，角差為0′；5P30級比差為-0.17%，角差為2.5′，符合標準規定。

2.4 一次繞組絕緣電阻試驗

一次繞組絕緣電阻試驗用2500V兆歐表測試，結果顯示內、外導電桿間絕緣電阻為0MΩ。表明內、外導電桿間有短路形成，絕緣電阻不合格。

此外，該電流互感器的工頻耐壓試驗、二次繞組直流電阻試驗及二次繞組絕緣電阻試驗結果均合格。

3 解體檢查及故障原因分析

因停電試驗結果異常，為深入分析設備故障原因，防范該類設備故障再次發生，將故障電流互感器解體，查找內部故障部位。結果如下：

1）拆除內導電桿。

從外觀看，由于P2端接線端子發生了變形，可能內導電桿也受損變形，現場將內導電桿拆下，發現內導電桿確實已經發生彎曲變形，如圖2所示；表面有明顯的碰損痕跡，現場從內導電桿內倒出大量泥土，如圖3所示；外導電桿內表面也受到磨損，如圖4所示。據現場檢修人員反應，設備從安裝架上拆除之前就已存在傾斜。

圖2 內導電桿彎曲變形

圖3 內導電桿磨損情況

圖4 外導電桿磨損和粉末脫落

2）拆除密封罩。

拆除密封罩后，發現外導電桿也已經向上傾斜，如圖5所示。打開器身檢查發現二次線圈繞組屏蔽筒略微向一側偏移，推測產品受到撞擊引起了屏蔽筒微小變形，如圖6所示。

圖5 外導電桿傾斜情況

圖6 屏蔽筒發生位移未在腔體正中

3）一次繞組串并聯方式原理分析。

LVQB-110W型SF6互感器為多變比電流互感器，采用一次繞組串聯或并聯連接，且采用二次繞組抽頭的方法，獲得多種電流比的電流互感器。多變比電流互感器的一次繞組串并聯方式如圖7所示：

圖7 一次繞組串并聯方式

該間隔A相電流互感器一次繞組原連接方式為串聯，即P1與P2串聯通過互感器外部的串聯連接板實現，如圖8所示：

圖8 運用串聯連接板實現串聯連接

當內外導電桿內部形成通路時，a、b兩點間等效電路圖如圖9所示，圖中a、b

兩點為內外導電桿的接觸點，Rab為接觸電阻。電流I經過a點分流為I1、I2，流過內導電桿的電流為I2，則流過外導電桿的電流為I1+I2=I，則二次繞組安匝為（I+I2）N2。I1、I2的具體值與內外導電桿接觸點處的接觸電阻有關，故變比會隨著接觸電阻的大小出現不穩定變化。

圖9 a、b兩點間等效電路圖

綜合現場外觀檢查、試驗及解體情況，判定故障原因可能是設備在安裝施工過程中發生意外傾倒，致使接線端子和一次導電桿在外力作用下變形，使內外導電桿之間發生了不良接觸，串聯變比不能準確傳遞信號。因而導致設備在運行中變比十分不穩定，二次電流時有時無。

4 防范措施及建議

1）該變電站基建工程吊裝或安裝過程中未將電流互感器牢固固定致使電流互感器跌落變形是此次電流互感器故障的直接原因；

2）此110kVSF6氣體電流互感器在投運前通過了一系列設備首檢試驗，未檢測出數據異常。但在運行一段時間后發生故障，說明基建施工中發生的變形在投運后仍在緩慢發展。積累到一定變形程度后致使電流互感器故障發生；

3）電力基建工程施工質量的優劣對于后期變電站運行至關重要。也直接關系到電力系統可靠性。加強電力基建工程管理重要性不言而喻。因此，在施工過程中發生不可逆的意外情況應及時上報，及時返廠，將損失降低在最小范圍。