一相電流互感器局部放電故障分析

田飛

摘要：運(yùn)維人員在巡視變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)了一相220kV電流互感器膨脹器異常并且油位指示過于最大值，緊急進(jìn)行了停運(yùn)檢查，確定了故障類型，及時(shí)有效地避免了故障的擴(kuò)大。

Abstract： The operation and maintenance personnel found an abnormal 220kV current transformer expander and the oil level indication was too maximum when inspecting the substation. The shutdown inspection was carried out urgently， the fault type was determined， and the expansion of the fault was effectively avoided in time.

關(guān)鍵詞：電流互感器;試驗(yàn);分析;處理

Key words： current transformer;test;analysis;treatment

中圖分類號：TM835? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）32-0212-02

0? 引言

從少油設(shè)備事故現(xiàn)象分析，除有的是無前驅(qū)現(xiàn)象的突發(fā)性事故之外，也有許多是由前驅(qū)現(xiàn)象的慢性故障的發(fā)展造成的，因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在慢性故障時(shí)，且設(shè)備尚未退出運(yùn)行時(shí)，必須根據(jù)分析結(jié)果，掌握故障發(fā)展趨勢，防止突發(fā)性事故（如設(shè)備爆炸等）的發(fā)生，確保變電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1? 基本情況

該220kV電流互感器由江蘇ABB精科互感器有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號LB7-220W3，額定電流比2×1200/5，出廠日期2018年10月，投運(yùn)日期2018年11月26日。該220kV互感器所在母線自11月30日后一直為熱備狀態(tài)，無故障跳閘及異常事件發(fā)生，最近一次巡視時(shí)間為2月8日，巡視未見異常。

2? 故障情況

2.1 故障簡述

2019年2月15日10時(shí)，變電運(yùn)維人員巡視發(fā)現(xiàn)220kV B相CT膨脹器異常，膨脹器膨脹嚴(yán)重，金屬蓋掉落在地上（見圖1），油位指示過于最大值處，判斷為有故障，立即匯報(bào)調(diào)度及相關(guān)單位，申請緊急停運(yùn)檢查處理，隨即在12時(shí)38分，該母線轉(zhuǎn)檢修，迅速進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

2.2 試驗(yàn)情況

油色譜分析發(fā)現(xiàn)該相電流互感器乙炔、氫氣、總烴均超過注意值。其中乙炔含量為2.1μL/L（標(biāo)準(zhǔn)：1μL/L）;總烴為1039.7μL/L（標(biāo)準(zhǔn)：100μL/L）也嚴(yán)重超標(biāo);氫氣含量為7287.1μL/L（標(biāo)準(zhǔn)150μL/L）也嚴(yán)重超標(biāo)，該相CT歷次分析見表1。含水量分析中，數(shù)據(jù)為17.2mg/kg（運(yùn)行油的標(biāo)準(zhǔn)是≤30mg/kg）;同時(shí)油介質(zhì)損耗因數(shù)是0.298%，因此該互感器故障排除受潮原因。（表1）

高壓試驗(yàn)分析中，發(fā)現(xiàn)介質(zhì)損耗值雖未超標(biāo)，但增長迅速。從介質(zhì)損耗試驗(yàn)結(jié)果看介損值為0.459%（標(biāo)準(zhǔn)0.8%），但比出廠值增長39%;電容量962.1pF，比出廠值減少1.75%（標(biāo)準(zhǔn)±2%）;末屏介損值為0.237%，但比出廠值增長24.7%;末屏電容量1119pF，比出廠值減少4.28%。其它兩相高壓試驗(yàn)均在合格范圍內(nèi)，且與出廠值變化不大。（表2）

2.3 故障類型判斷

從油色譜分析數(shù)據(jù)中可以看出該相CT的H2、總烴含量遠(yuǎn)大于注意值，而且C2H2也超過注意值，經(jīng)計(jì)算其相對產(chǎn)氣速率r>>10%，說明設(shè)備存在故障，而且發(fā)展較為迅速。

2.3.1 三比值法

根據(jù)三比值法編碼規(guī)則，對C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的3對比值進(jìn)行了計(jì)算，組合分析為110，按IEC三比值法判斷故障類型屬于高能量密度的局部放電，按改良后的三比值法判斷為電弧放電，為了進(jìn)一步分析故障類型，特采取圖形法。

2.3.2 圖形法

從故障特征氣體看：H2含量最高，CH4次之，C2H2最小，是局部放電的產(chǎn)氣特征，以H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等5個(gè)組分依次排列作為橫軸，以各組分之濃度（以濃度最高者為1）為縱軸，繪出氣體圖形，呈L形。

因此，可以判定該故障類型為局部放電。

產(chǎn)生這類故障的原因大多是由于制造質(zhì)量不良（如：絕緣層間有折疊、凹陷、鋁箔有皺折，使紙層間殘存氣泡導(dǎo)致局部放電）或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)（如：檢修工藝不良、真空注油不完善等）造成的。

2.4 故障處理

鑒于正值正月，元宵節(jié)即將來臨，為了確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障變電站正常供電，隨即對2018年卡脖子工程投運(yùn)的其他6組電流互感器進(jìn)行油色譜分析和高壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了該母線所帶其他一相CT氫氣和總烴均超標(biāo)，根據(jù)三比值法編碼組合同樣為110，故障類型同樣為局部放電，遂申請?jiān)撃妇€臨停，更換電流互感器。因此于次日2月16日進(jìn)行了更換電流互感器工作，更換完成后，恢復(fù)送電操作。

3? 故障原因確定

2月19日，該B相電流互感器返廠試驗(yàn)并解體。油色譜試驗(yàn)氫氣10716μL/L，甲烷2394.2μL/L，乙炔1.33μL/L，總烴2836.99μL/L。高壓試驗(yàn)10kV介損值為0.55%。高壓局放700PC，起始電壓58kV。解體檢查發(fā)現(xiàn)末屏引線接線端子變形，且有少量的燒蝕痕跡，其他主絕緣、引線、繞組鐵芯等部位未見異常（見圖3）。

從解體檢查情況初步認(rèn)定本次故障存在兩種可能：

一是安裝工藝不到位致末屏引線接線端子變形，導(dǎo)致接觸不可靠，形成接觸性懸浮電位放電;二是產(chǎn)品出廠前膨脹器補(bǔ)油過程中，氣泡進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部而引起的局部放電。產(chǎn)品補(bǔ)油過程中，產(chǎn)品呈負(fù)壓狀態(tài)，氣泡進(jìn)入絕緣上部，在運(yùn)行電壓下，氣泡引起的密集型高能量放電。

經(jīng)返廠解體試驗(yàn)，最終認(rèn)定導(dǎo)致該相CT故障的原因?yàn)椋阂虍a(chǎn)品油位較低，操作者沒有按工藝規(guī)定對產(chǎn)品進(jìn)行真空補(bǔ)油，導(dǎo)致補(bǔ)油時(shí)空氣進(jìn)入油中。再經(jīng)過長途臥倒運(yùn)輸顛簸后，氣泡進(jìn)入產(chǎn)品一次絕緣上部。在運(yùn)行電壓作用下，氣泡首先發(fā)生放電，進(jìn)而導(dǎo)致該部位變壓器油分解，產(chǎn)生分解氣體，分解氣體的產(chǎn)生又加劇了該部位的放電，進(jìn)而產(chǎn)生大量的分解氣體，當(dāng)產(chǎn)生的氣體超出變壓器油的飽和溶解度時(shí)，就會(huì)形成油氣分離，最終把膨脹器拉伸變形。

4? 暴露問題及措施

該相CT故障暴露出由于安裝工藝不良，真空補(bǔ)油不規(guī)范等造成密封不嚴(yán)，致使潮氣入侵，發(fā)生局部放電。為了避免同類設(shè)備故障的發(fā)生，及時(shí)采取了以下措施：

①即刻對同廠家同批次同型號的其他6組電流互感器嚴(yán)格進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查油位，同時(shí)取油樣進(jìn)行油色譜分析。

②吸取本次故障教訓(xùn)，嚴(yán)格設(shè)備說明書、出廠試驗(yàn)報(bào)告、交接試驗(yàn)報(bào)告等新設(shè)備投運(yùn)資料的驗(yàn)收管理，明確變電運(yùn)維巡視重點(diǎn)和要求，及時(shí)留存相關(guān)影像資料。

③加強(qiáng)現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)管理，應(yīng)用色譜分析技術(shù)等帶電檢測，及時(shí)跟蹤新投設(shè)備，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。

參考文獻(xiàn)：

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