倒置式電流互感器常見故障及診斷分析

摘要：對倒置式與正立式電流互感器優缺點作以比較后，根據長期的工作實踐，以四家變電站（所）油浸倒置式電流互感器為例，闡述倒置式電流互感器常見故障及診斷分析。

關鍵詞：油浸；倒置式電流互感器；故障；診斷

作者簡介：李影（1958-），男，吉林舒蘭人，吉林省農電有限公司吉林城郊分公司，副經理，工程師。（吉林 吉林 132013）

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0199-02

互感器包括電壓互感器和電流互感器，是交流電路中一次系統和二次系統間的聯絡元件，分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，用來正確反映電氣設備的正常運行和故障情況，它們統屬于特種變壓器，工作原理基本與變壓器相同。筆者根據自己長期的工作實踐，以幾家變電所油浸倒置式電流互感器為例，闡述倒置式電流互感器常見故障及診斷分析。

一、倒置式與正立式電流互感器優缺點比較

油浸倒置式電流互感器主要優點是通過改變一次繞組連接方式可得到1∶2∶4三種電流比；正立式互感器只有兩種電流比。頭部儲油柜焊接密封，防滲漏油效果明顯。一次導體較短，與正立式相比容易滿足較高動熱穩定電流的要求，同時也不需要接一次過電壓保護器。另外還有一點就是由于一次繞組沒有電容屏，不存在正立式一次“U”型底部受潮故障現象，因此接母差保護時可任意選擇二次保護圈。

油浸倒置式電流互感器主要缺點：由于二次繞組和鐵心在互感器的頭部，互感器重心較高；由于體積較小，內部絕緣的變壓器油很少（約為正立式同電壓等級的60%），不能長期采油樣化驗；由于結構緊湊，制造工藝和使用材料較常規正立式互感器要求更為嚴格。

相比正立式互感器，從整體上看還是油浸倒置式電流互感器的優點突出，因而近年來，油浸倒置式電流互感器數量大增。

二、倒置式電流互感器異常及故障情況原因分析

1.HQ變電站66千伏倒置式電流互感器異常原因分析

這批互感器是2001年由SB互感器廠生產，2002年投入運行，2006被發現油中總烴超標，而且H2含量很高，沒有乙炔。2007年，這批產品被DL互感器廠解體檢查。

解體檢查發現二次主絕緣電纜紙層間有大量凝固的X-臘，原因為產品結構設計不合理，造成局部位置場強高度集中，絕緣油在電場的作用下，分解出烴類氣體同時生成X-臘。

2.GQ變電站66千伏倒置式電流互感器異常原因分析

（1）異常的表現。GQ千伏變電站一批倒置式電流互感器于2008年1月出廠，當年5月投入運行。2009年某日，運行人員發現幾臺互感器膨脹器漏油、變形且油位普遍升高，于是GQ變電站對所有66千伏電流互感器進行全面檢查。油色譜分析顯示，在這批互感器中有9臺H2嚴重超標，并伴有一定的CH4產生，變電站研究決定將這批互感器返廠檢查。

（2）返廠檢查情況。抽樣檢查情況：相關人員從全部返廠的互感器中挑選了1/3進行了高壓試驗，其中帶過電的占30%，未帶過電的占70%。在帶過電的互感器中，除1臺沒有H2，1臺H2為84ppm外，其余的H2均大于10000ppm。工作人員對不帶電的互感器全部做了局部放電試驗和介損試驗，所有抽查到的互感器介損全部合格。

工作人員對9臺H2嚴重超標的互感器（10000ppm以上）進行局部試驗，當加壓剛到30kV時，放電量就全部大于10000 ppm。又對其中2臺進行了抽真空脫氣，其中的H2含量由原來的24619ppm/12798ppm降低到1890ppm/735ppm；當加壓到72.5kV，局部放電量為5000～8000Pc。這說明了倒置式電流互感器的局部放電量與內部油中的氣體含量有關。

（3）解體情況?，F場共解體了5臺色譜嚴重超標的互感器。其中3臺發現支桿頸部外絕緣層表面有黑色痕跡，經鑒定，其為鑄鋁外殼的擦痕，母聯C相有同樣的黑色擦痕。進一步解體發現4臺互感器二次引線管電容屏多層有裂紋，而且裂紋全部在同一側的同一個位置上。檢查二次繞組鐵芯，發現它們全部使用新硅鋼片，接頭較少，沒有過熱痕跡。

（4）原因分析。通過以上試驗和對5臺產品的解體檢查可以確定，這批互感器出廠試驗項目全面，指標合格，現場交接試驗也全部合格，但帶電后部分互感器內部開始產生H2，說明這部分產品內部出現了一般試驗無法檢測到的隱藏缺陷，這一點通過局部放電試驗、介損試驗以及色譜分析得以確認。

油位普遍升高是由于廠房交貨時，按運行單位要求往互感器內部注油偏多，由于氣候變化，油位普遍升高屬于正常情況。

通過對異?；ジ衅鬟M行高壓試驗，5臺解體檢查可以確認這批互感器產生H2、CH4升高的原因是二次引線管的電容屏裂紋產生低能放電。造成電容屏裂紋的主要原因是互感器受到了嚴重的搖擺或沖擊。產生互感器二次引線管屏裂的主要環節是運輸和裝卸車。

電容屏產生裂紋的主要原因：GQ變電站為新建變電站，變電站外約700米的道路嚴重坑洼不平，倒置式電流互感器重心高，經過這段道路時，會發生嚴重搖擺和顛簸，造成部分互感器二次引線管電容屏在中部發生局部裂紋。而當互感器進入現場后，施工單位在卸車過程中，由于現場施工地面不平，部分互感器發生了傾斜，造成了一定的機械損傷以致電容屏開裂，其中3臺返廠更換了一次導桿，但沒有更換內絕緣。

3.XF變電站倒置式電流互感器爆炸及異常原因分析

（1）故障經過。2009年某日某時，XF變電站運行人員聽到戶外有爆炸聲，檢查發現場區一主一次B相電流互感器上部儲油柜爆炸開裂。該互感器2008年4月出廠，當年11月投入運行。

（2）故障原因分析。經現場查看，該電流互感器膨脹器已經完全炸開，儲油柜沿焊接面完全開裂，上半部傾斜，內部二次線包被火大面積燒黑，二次包絕緣紙電容屏、等電位連線多處燒斷。工作人員通過檢查，斷定該互感器爆炸為內部故障所致。二次繞組屏蔽罩外絕緣紙燒損，局部有散花炸開狀，初步斷定為主絕緣擊穿故障。解體發現一次繞組導電桿對二次屏蔽罩放電（接地），放電電弧造成內部絕緣油壓力突然升高，致使互感器頭部儲油柜炸開，變壓器油與空氣接觸在短路電弧的作用下起火。

4.JJ變電站倒置式電流互感器爆炸及異常原因分析

（1）故障經過。2008年某日某時，JJ變電站某某線A相電流互感器發生爆炸?，F場檢查發現電流互感器儲油柜炸開，儲油柜上半部分連同膨脹器完全脫落，支持磁套中間部位炸碎。

（2）產生故障的原因。經過專家和制造廠技術人員共同研究分析，認為該互感器故障是因制造過程中，二次線圈屏蔽罩外包絕緣局部沒有達到工藝要求，毛刺、雜質等使互感器在運行中電場分布不均勻，產生局部放電最后主絕緣擊穿。

（3）色譜異常原因分析。事后公司組織對JJ變電站所有倒置式電流互感器取油樣化驗，發現一些互感器中色譜出現異?；蛟鲩L較快，而且部分互感器總烴超過150ppm，其中主要成分為H2、甲烷、乙烯，其中2臺有少量乙炔。同時重新對所有互感器的交接試驗數據進行了審查，發現大部分互感器介質損失較交接試驗數據與出廠值有較大變化，最大增加77%。根據這種情況，公司對這些互感器進行了更換和返廠修理。

另外廠家認為H2升高的原因是互感器的金屬脫氧工藝沒有處理好，致使不銹鋼材與絕緣油發生化學反應產生H2。所以對返廠產品全部更換了技術膨脹器。

介質損失角增大是由于現場試驗條件與制造廠試驗室條件相差較大，如現場的空氣濕度、鹽密度、屏蔽及溫度等等，對介損值的影響較大。廠家對返廠互感器重新進行的試驗驗證了這種說法。

三、防止倒置式電流互感器出現異常問題的注意事項

通過筆者對以上四起事例的分析，總結出防止倒置式電流互感器出現異常問題的注意事項。

一是由于倒置式電流互感器結構上頭重腳輕的特點，國家電網公司技術規范中有明確規定，要求倒置式電流互感器的運輸過程中不能有嚴重震動、顛簸和沖撞現象，并嚴格規定220千伏及以上倒置式電流互感器必須臥倒運輸，并且要求加裝沖撞記錄儀進行振動監視。制造廠雖然都能做到臥倒運輸，但很少有工廠能做到對運輸道路提前驗道并采取相應措施的。一般新建變電所場區內外路況都不好，極易造成倒置式電流互感器在這段路面發生損傷。

二是部分制造廠在裝配環節上還存在一定的問題，如吊裝、浸油后靜放時間（長）及出廠試驗（不合格）等。

三是運行單位要認真審核交接試驗和出廠試驗數據。運行單位在產品驗收時，只將交接試驗數據與國家標準對照判斷合格與否，而經常忽視與出廠值進行比較，因而不能及時發現部分新產品存在的問題。

四是完善交接驗收試驗項目，如高電壓下的介質損、局部放電試驗等。

五是如果對倒置式電流互感器不取油樣，實際上就等于運行單位解除了對互感器油色譜的監視，一旦互感器內部出現異常，則無法及時發現。建議運行一個月后應該取一次油樣進行油色譜分析。

（責任編輯：宋秀麗）