一起倒置式流變油中氣體含量超標故障解體分析

國網江蘇省電力有限公司檢修分公司 王睿宣 陳瑋光 黃祖榮

電流互感器是電力系統繼電保護、自動控制和指示等方面不可缺少的設備，油浸倒立式電流互感器較傳統正立式電流互感器相比，具有結構簡單、充油量少、動穩定性和抗短路能力強等諸多優點，在500kV 系統中得到廣泛應用。其主絕緣采用多主屏均勻分壓結構,電場分布較為均勻[1-2],由于主絕緣全部包在二次繞組上且一次導電管短，因此可滿足高的動熱穩定要求。但從實際運行情況來看，倒置式電流互感器由于其內在絕緣缺陷引發的事故時有發生[3-4]，可能引起開關跳閘、爆炸起火等事故，對電網的安全運行產生威脅。另一方面，隨著電力系統中電力設備運維水平和管控要求不斷提高，傳統的電力設備周期預防性檢修已不能滿足需求[5-6]，需要多種手段的技術手段綜合應用，解決實際生產中出現的一次設備問題。

1 故障現象及初步分析

某變電站一組220kV 線開關流變C 相油色譜檢測結果總烴、乙炔含量超標，其余兩相流變油中氣體含量均無異常（表1）。一般來說，乙炔含量超標有兩種可能原因：一次繞組端子放電或絕緣介質內部存在嚴重的局部放電。查閱歷史檢測結果發現，故障流變曾出現過發熱缺陷，其紅外熱像檢測結果如圖1所示，熱點位于故障相（C 相）流變P2側接線樁頭處，發熱52.3℃，相間溫差為14.3K，相對溫差78.1%，屬于一般缺陷。根據油色譜檢測及紅外熱像分析結果，初步判斷C 相流變P2側接線樁頭與一次導電桿連接處可能存在絕緣缺陷。

表1 三相流變色譜檢測數據（單位：μL/L）

圖1 缺陷流變紅外熱像檢測

2 返廠檢查及診斷

2.1 返廠診斷性試驗

對三相流變進行局部放電、介質損耗因數、電容量和油色譜等診斷性試驗項目。三相流變電容、介損測試結果均無異常；C 相流變加壓至252kV時出現輕微局放，局放量為50pC；A 相、B 相流變油色譜檢測結果無異常；C 相流變總烴含量為120.49μL/L，乙炔含量為1.17μL/L，仍超過《變電五通檢測管理規定》總烴乙炔含量注意值(100μL/L)。

表2 電流互感器油中溶解氣體檢測數據（單位：μL/L）

表3 流變返廠局放及高壓介損檢測結果

2.2 返廠解體檢查

現場對乙炔含量超標的C 相流變進行解體分析，在流變P2側樁頭處，發現用于固定一次導電桿的1枚絕緣墊片、4枚絕緣螺桿缺失（三相流變均存在該問題），如圖2。其中C 相流變P2側樁頭還出現了螺母松動、一次導電桿松動情況。解體后發現該螺母內側的一次導電桿有一處明顯放電痕跡（圖3）。拆下一次導電管，發現儲油柜P2側導電管穿孔內側黑色放電痕跡（圖4）。

圖2 缺陷流變P2側樁頭檢查

圖3 缺陷流變一次導電桿放電痕跡

圖4 儲油柜P2側導電管穿孔內側放電痕跡

3 思考建議

該故障流變為2007年湖南三電生產的LVB-220W 型流變，該型產品一次導電桿具有串聯、并聯兩種連接方式，更換一次側連接方式時必須同時更換P1、P2側樁頭連接部件。并聯時P1側一次導電管和導電桿通過短接板短接，并與儲油柜外殼絕緣。P2側一次導電管、導電桿和儲油柜外殼通過樁頭螺母、金屬墊片、金屬螺桿與P2側樁頭短接，此時流變結構及電流流向示意圖如圖5；串聯時一次導電桿在P1側通過短接板與儲油柜外殼短接，P2側樁頭螺母與外殼短接，此時流變結構及電流流向示意圖如圖6。本次返廠的三臺缺陷流變在一次導電桿并聯改串聯時，P2側樁頭沒有按規定安裝絕緣墊片和絕緣螺桿，導致C 相流變P2側樁頭螺母在運行中松動，其結構及電流流向如圖7。

圖5 流變一次并聯結構示意圖（局部）

圖6 流變一次串聯結構示意圖（局部）

圖7 缺陷流變結構示意圖（局部）

C 相缺陷流變在運行過程中P2側樁頭螺母松動，不可靠地搭接于一次導電管和流變儲油柜外殼之間，造成一次導電管（含螺母）對一次導電桿和外殼間歇性放電；螺母松動使得接觸電阻增大導致接頭發熱，呈現局部過熱現象。該批次倒置式流變在一次側連接方式由并聯轉為串聯時，P2側絕緣螺桿、絕緣墊片缺失（并聯結構改串聯結構時現場未安裝）、樁頭固定螺母松動，導致一次導電桿與儲油柜連接狀態不穩定，從而引起儲油柜發熱和間歇性放電，造成總烴及乙炔含量異常。建議對同廠同批次電流互感器進行P2側連接樁頭專項巡查并開展紅外精確測溫，出現油色譜異常、紅外測溫異常時及時進行分析處理。

綜上，對于文中這類故障無法通過狀態檢修例行試驗結果有效地發現和診斷，且隨著電力系統中電力設備運維水平的不斷提高，傳統的電力設備周期預防性檢修已不能滿足需求。因此建議結合紅外測溫等帶電檢測結果，對此類電流互感器有針對性的開展油色譜檢測，根據其油色譜檢測結果，綜合判斷設備是否存在絕緣缺陷并制定相應的檢修策略。同時電流互感器除設計結構、部件材料質量、制造工藝之外，其安裝施工質量也直接關系到設備的安全穩定運行。因此在嚴格要求生產廠家把控設計審核與制作工藝的同時，在基建與技改項目驗收環節需加強把關，確保設備施工工藝質量。