在220kV電力工程施工電流互感器的故障分析

葛亮

【摘? 要】近些年隨著智能電網(wǎng)項目規(guī)模的擴大，變電站進入了快速發(fā)展建設(shè)階段。電流互感器是變電站一次設(shè)備中負責(zé)電力系統(tǒng)計量和保護的重要設(shè)備，如果發(fā)生故障，會造成區(qū)域的大面積停電或變電站母線停電，會帶來很大的損失和不良影響。本文闡述了電流互感器的常見故障原因，以某220kV變電站電流互感器故障為例，進行故障的查找和排除。

【關(guān)鍵詞】電流互感器;設(shè)備安全;故障原因;變電站

1 引言

電流互感器（Current Transformer，CT）的作用是把電流幅值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為電流幅值較小的二次電流，用來進行變電站或線路的保護、測量工作。電流互感器長期串聯(lián)在線路上運行，將二次電流輸入測量儀表或繼電保護裝置。造成電流互感器故障的原因很多，常見外部原因有有系統(tǒng)負荷不平衡、接線錯誤、誤差超標(biāo)等，其中二次回路開路、引線接頭松動、注油工藝不良、電容末屏接地不良等會導(dǎo)致局部過熱或放電，使色譜分析結(jié)果異常。內(nèi)部原因大多是自身絕緣問題，如絕緣工藝不良，電容型電流互感器絕緣包繞松緊不均、電容屏錯位或斷裂、絕緣干燥和脫氣處理不徹底等缺陷導(dǎo)致運行中絕緣擊穿。電流互感器故障會嚴重影響測量的準確性及繼電保護動作的正確性，干擾電網(wǎng)正常運行。本文就電流互感器的常見故障原因進行分析，并采用一具體案例闡述解決措施。

2 電流互感器結(jié)構(gòu)

電流互感器一次和二次額定電流之比，叫做電流互感器的額定互感比：Kn=11n/12n。一次線圈額定電流11n是標(biāo)準的，二次線圈額定電流12n分為5A、1A或0.5A，所以電流互感器額定互感比也是標(biāo)準的。Kn還可以近似地表示為互感器一次和二次線圈的匝數(shù)比，即：Kn =N1/N2，式中N1、N2分別為一次和二次線圈的匝數(shù)。電流互感器的目的是為了安全可靠的測量比較大的電流，它的二次繞組電流由一次電流感應(yīng)得到，因為為了平衡一次繞組產(chǎn)生的磁勢，二次繞組會產(chǎn)生相應(yīng)的磁勢。如果二次開路，則其阻抗無限大，二次繞組電流為零，那么磁勢也等于零，那么一次繞組電流會全部用來激磁，無法被二次繞組產(chǎn)生的磁勢所平衡，將帶來鐵芯的嚴重過飽和。鐵心磁場過飽和會令鐵損過大，電流互感器鐵心和線圈發(fā)熱，絕緣會因為溫度過高而燒毀，另外在鐵芯中會感應(yīng)出剩磁，會加大互感器二次繞組的誤差。更為嚴重的情況是交變磁通原本的正弦波改變成梯形波，此時過高的磁通變化率會在二次線圈上感應(yīng)出很高的電壓，其幅值可能達到幾千伏，這種高壓作用在二次線圈和二次回路上，會對人身和設(shè)備都造成嚴重的威脅，所以電流互感器在任何時候都不允許二次側(cè)開路運行。

3 電流互感器的故障特點

3.1 絕緣熱擊穿

高壓電流互感器不僅承受高電壓還承受大電流。絕緣介質(zhì)在高電壓作用下的介質(zhì)損耗和電流熱效應(yīng)使得電流互感器的絕緣經(jīng)受相當(dāng)大的考驗，絕緣耐受溫度升高。若絕緣有缺陷，則會出現(xiàn)熱損耗增加、絕緣溫度升高，如果在超過絕緣材料的工作溫度下長期運行，就會造成絕緣熱擊穿。

電流互感器故障多發(fā)生于春季氣溫上升后或夏季的高溫時期。運行 1-3 年的220kV電流互感器故障率較高。電流互感器中H2和烴類氣體組分將會持續(xù)增長，絕緣缺陷無法自愈。夏季高溫時期大約10天左右為一個周期，油中H2和烴類氣體組分的含量增長較快。冬季氣溫較低，油浸式電流互感器H2和烴類氣體組分增長放慢，冬季互感器故障率較低。

3.2 局部放電損壞

220kV電流互感器的電容在正常狀態(tài)下其電壓是均勻分布的，若生產(chǎn)制造過程中工藝有缺陷，將會造成電容極板粗糙，繞組線包導(dǎo)線松緊不均、外緊內(nèi)松、絕緣紙有破損、電容屏損傷絕緣、位置偏移、斷裂等缺陷。如果下方的U型卡環(huán)卡的過緊將使得絕緣損壞或變形。如果端屏鋁箔沒有孔眼，那么在非真空下注油的時候，電容屏間會竄入氣泡，將會使電容屏間的電壓分布改變，使個別部分的電容屏承受較高的電壓，很容易出現(xiàn)較強的電暈或局部放電。若處理得不夠及時或沒有被發(fā)現(xiàn)，會使整個電容芯棒的絕緣被擊穿而出現(xiàn)嚴重事故。

4 某變電站220kv電流互感器故障查找與分析

4.1 故障現(xiàn)象

山東某變電所運行人員在做計量月報時，發(fā)現(xiàn)110KV母線電量不平衡，經(jīng)與前幾個月的電量相比較，發(fā)現(xiàn)某回線的電量明顯減少，初步判斷某回線的一相電流互感器故障。

4.2 故障查找

電流互感器故障查找，一般可按以下步驟進行：

1）電流互感器回路的儀表指示錯誤，通常是減小或者顯示為零。測量儀表的電流回路如果開路，三相電流表的數(shù)值應(yīng)該不一致，且功率表的數(shù)值減小、計量表的轉(zhuǎn)速減慢或者停止。若表針的指示時有時無，則很可能系統(tǒng)處于接觸不良的狀態(tài);

2）電流互感器是否出現(xiàn)異常的振動、噪聲，或冒煙和嚴重發(fā)熱等現(xiàn)象;

3）電流互感器的二次回路的端子、元件觸點有打火和放電的情況;

4）越級跳閘或者誤跳閘時繼電保護是否會發(fā)生拒動或誤動;

5）繼電器和電度表燒毀。

以上只是檢查電流互感器的一些基本線索，實質(zhì)上在正常運行中，一次負荷不大，二次無工作，且不是測量用電流回路開路時，電流互感器的二次開路故障是不容易發(fā)現(xiàn)的，我們在實際工作中應(yīng)不斷的積累經(jīng)驗，特別在停電檢修設(shè)備時，維護人員應(yīng)該謹慎對待每一處可能的隱患，切實提高檢修的工程質(zhì)量。

經(jīng)過運行人員的認真查找，發(fā)現(xiàn)某回線的電流互感器開路發(fā)生在二次計量回路上。原因是某電流互感器到電能表屏的電纜接進電能表端子盒后，施工人員忘記將電纜引出導(dǎo)致導(dǎo)致此電流互感器一相開路。

4.3 故障處理

當(dāng)發(fā)生電流互感器有開路現(xiàn)象時，應(yīng)做好以下工作：

1）若發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開路故障，需要先分清故障電流回路的組別，開路相對繼電保護是否有影響，向調(diào)度進行匯報，解除有可能發(fā)生的誤動保護。

2）應(yīng)減少一次側(cè)的負荷，如果電流互感器損壞嚴重，則需要轉(zhuǎn)移負荷，進行停電檢查，若有旁路母線，應(yīng)采用旁路進行供電，以確保供電的可靠性。

3）應(yīng)該在最近的互感器端子上將電流互感器的二次回路短路，再對開路點進行處理和檢查，短路時需使用短路專用的短接電纜，短路需確保可靠性，嚴禁采取熔絲或者一般的導(dǎo)線進行纏繞，并應(yīng)按圖紙進行處理。

4）檢查時應(yīng)注意短接的現(xiàn)象，如果短接出現(xiàn)電火花，則表示短接是有效的，故障點可能就在短接點的回路中，應(yīng)該進一步仔細查找。如果短接時沒有出現(xiàn)電火花，則可能是短接無效，故障點有可能在短接點之前的線路中，應(yīng)該逐步向前更改短接點，以縮小故障范圍。

5）在短接互感器二次回路時，檢查人員必須堅持操作監(jiān)護制，一人監(jiān)護，一人操作;嚴禁在電流互感器和短路點之間的線路上進行帶電作業(yè);應(yīng)與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離;操作人員必須穿絕緣鞋、戴絕緣手套和使用帶高壓絕緣把手的工具。

5 結(jié)論

電流互感器在電網(wǎng)運行當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的作用，所以在日常工作當(dāng)中，我們應(yīng)該充分的認識其重要性。加強運行檢修人員的技能和職業(yè)教育，及時發(fā)現(xiàn)運行中存在的隱患，及時地對故障原因進行分析及排除，從而保證電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

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