500kV電流互感器的故障分析與防范措施

徐崇原

（國家電網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司,南昌 330000）

氣體絕緣電流互感器相對于以往的油浸式而言，在防爆、絕緣性能、維護(hù)使用和運(yùn)輸安裝方面均有顯著優(yōu)勢，因此被廣泛運(yùn)用于500kv的系統(tǒng)中。近年來，由于電流互感器內(nèi)部絕緣擊穿導(dǎo)致了接地短路，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多起500 kV的電流互感器事故，威脅到了國家電網(wǎng)的正常運(yùn)行。為更好的保證國家電網(wǎng)的安全、有效、正常的運(yùn)行，越來越多的人開始關(guān)注500 kV電流互感器的安全運(yùn)行問題。

1 500kV電流互感器的常見故障與故障分析

電流互感器被廣泛運(yùn)用于電網(wǎng)運(yùn)行之中，具有運(yùn)行維護(hù)少、結(jié)構(gòu)簡單、防爆性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前電網(wǎng)中較常運(yùn)用的500 kV電流互感器型號分別為SAS550型和TAG550型，但由于電流互感器質(zhì)量控制、制作工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的制約性，導(dǎo)致近年來電流互感器出現(xiàn)較為頻繁的事故，威脅到了國家電網(wǎng)的正常運(yùn)行。故分析和研究500kv電流互感器在運(yùn)行過程中常見的故障是避免電網(wǎng)事故的關(guān)鍵措施。

1.1 支撐件缺陷

500kv電流互感器是通過絕緣支撐件實(shí)現(xiàn)二次繞組屏蔽罩與高電壓之間的隔離，而制成件松脫、支撐件不清潔和支撐件氣泡裂縫都是造成支撐件缺陷的主要因素。例如，500 kV電流互感器的TAG550型非常容易出現(xiàn)絕緣擊穿事故，為更好的分析和研究500 kV電流互感器的TAG550型在制作工藝和設(shè)計(jì)方面的缺點(diǎn)，對更換下來的500 kV電流互感器的TAG550型進(jìn)行試驗(yàn)，分別通過沖擊試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)對2臺電流互感器進(jìn)行閃絡(luò)放點(diǎn)。經(jīng)過破壞性試驗(yàn)可知，電容屏頂部絕緣支撐件在試驗(yàn)中出現(xiàn)沿面放電。通過對電流互感器放電的原因進(jìn)行分析可知：（1）500 kV電流互感器的TAG550型電容屏端部的絕緣材料為經(jīng)車床一遍遍壓制纏繞而成的聚丙烯，電容屏端部較為粗糙，導(dǎo)致電場強(qiáng)度不均的現(xiàn)象出現(xiàn)。（2）電容屏端部絕緣強(qiáng)度較弱，其支撐件絕緣爬距為1.9cm，而電流互感器額定沖擊電壓為1675 kV。

1.2 電容屏缺陷

現(xiàn)階段南方地區(qū)的電網(wǎng)采用的500 kV電流互感器均為 氣體絕緣電流互感器，其主絕緣結(jié)構(gòu)為電容錐型。造成電容屏缺陷的主要原因是制造工藝不佳、設(shè)計(jì)不合理、機(jī)械強(qiáng)度不夠。在此以500 kV電流互感器SAS550型為例，由于南方地區(qū)受雷電影響，某地區(qū)的500 kV變電站500 kV線路出現(xiàn)了C相接地故障，經(jīng)檢測得知C相絕緣為0，且B,C相電流互感器內(nèi)的二氧化硫氣體體積＞100μL/L，經(jīng)研究分析可知，500 kV電流互感器SAS550型機(jī)器的電容屏上端有3根鍍錫銅帶，每根寬20mm，全部均勻分布在電容屏上端。由于鋁筒外表面與鍍錫銅帶緊密貼合，鍍錫銅帶在與CT頂部高電壓連接的同時(shí)導(dǎo)致鍍錫銅帶的圓弧過渡，故每個(gè)電容屏端部都存在開口的 8鋁環(huán)一個(gè)。 8鋁環(huán)與鍍錫銅帶之間并沒有緊密貼合，容易造成懸浮電位，在雷電波沖擊的情況下可能導(dǎo)致部分區(qū)域電暈放點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)生擊穿閃絡(luò)。

1.3 屏蔽罩缺陷

500 kV電流互感器的屏蔽罩包括二次繞組，鉚釘松動、屏蔽罩破裂、屏蔽罩鉚釘破裂都是造成屏蔽罩缺陷的主要因素，而屏蔽罩缺陷則可造成電場畸變，導(dǎo)致一次繞組擊穿屏蔽罩，鉚釘松動和脫落也可導(dǎo)致一次導(dǎo)電桿擊穿屏蔽罩。上文以500 kV電流互感器TAG550型為例進(jìn)行破壞性試驗(yàn)表明，互感器在解體后出現(xiàn)屏蔽罩鉚釘脫落的現(xiàn)象，且周圍存在放電痕跡。雖然鉚釘周圍的輕微放電并不是導(dǎo)致電流互感器放電的主要原因，但作為電流互感器中的一部分，鉚釘脫落現(xiàn)象是一個(gè)潛在威脅。

2 500kV電流互感器的防范措施

2.1 加強(qiáng)設(shè)備改造工作

可在鋁屏蔽電極筒壁增加凹槽（5條），以便更好的收緊整個(gè)電流互感器的裝配，增加部件之間的接觸面。在原有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上細(xì)化電極和電容屏的裝配技術(shù)，確保整個(gè)生產(chǎn)質(zhì)量符合實(shí)際運(yùn)用要求。更改屏蔽罩和引線管的設(shè)計(jì)圖紙，將O型密封圈的實(shí)際直徑增加，進(jìn)而協(xié)調(diào)好屏蔽筒和引線管之間的公差，減少屏蔽觀和導(dǎo)線管之間的間隙，避免在運(yùn)輸過程中二者發(fā)生低頻振動，避免銅帶受力而發(fā)生斷裂。

2.2 提高CT的運(yùn)輸管理

運(yùn)輸問題是導(dǎo)致500kV電流互感器發(fā)生形變的主要原因，若運(yùn)輸不當(dāng)則極容易造成設(shè)備器件出現(xiàn)松動、損壞和變形，對設(shè)備絕緣水平造成不利影響，不利于設(shè)備器件的正常運(yùn)行。因此，在運(yùn)輸500kV電流互感器時(shí)務(wù)必提高其抗震能力，加強(qiáng)對其的防護(hù)措施。同時(shí)加強(qiáng)CT的運(yùn)輸管理，要求運(yùn)輸車輛在行進(jìn)沖擊加速度≤3g，其他方向則≤5g。所有運(yùn)輸車輛需轉(zhuǎn)載三維電子沖撞記錄儀，以幫助相關(guān)部分全程記錄車輛振動情況。

2.3 做好CT更換后投運(yùn)前的交接試驗(yàn)

針對即將運(yùn)輸?shù)?00 kV電流互感器進(jìn)行交接試驗(yàn)，基于原有交接試驗(yàn)增加兩項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，分別是介損試驗(yàn)和正接法電容值測量。將試驗(yàn)電壓調(diào)至10kV，直接提高額定運(yùn)行電壓老練時(shí)間，分別從10分鐘提高至30分鐘，其中交流耐壓試驗(yàn)的分析采用 氣體進(jìn)行，并增加對二氧化硫氣體成分的檢測。

3 結(jié)語

經(jīng)研究分析表明，支撐件缺陷、電容屏缺陷、屏蔽罩缺陷都是造成500 kV電流互感器出現(xiàn)故障的主要原因，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。相關(guān)部分可加強(qiáng)設(shè)備改造工作、提高CT的運(yùn)輸管理和做好CT更換后投運(yùn)前的交接試驗(yàn)來規(guī)避500 kV電流互感器發(fā)生故障。

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