1例110 kV電容式電流互感器故障分析

陶靖，蔡煒，趙軍如

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.國網湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南婁底417000)

1例110 kV電容式電流互感器故障分析

Fault analysis of a 110 kV capacitive current transformer

陶靖1，蔡煒2，趙軍如2

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.國網湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南婁底417000)

某臺電容式電流互感器出現異常后，采用色譜分析進行了長時間的跟蹤監測，對故障類型、可能部位進行了準確診斷。比較設備異常前后電氣試驗數據，未發現明顯變化，解體后發現故障為上部導線彎頭處放電。

電容式電流互感器；色譜分析；電氣試驗；診斷；放電

電流互感器是將一次 (高壓)側交流電流按照額定電壓比轉換成可供電側儀表、繼電保護裝置或者控制裝置使用的二次 (低壓)側電流的變壓設備。

按照主絕緣結構形式分為:固體絕緣電流互感器、油紙絕緣電流互感器和SF6氣體絕緣電流互感器。電纜—電容型油紙絕緣結構由于其更為完善絕緣結構和材料已經廣泛使用到電網中。這種結構的特點是在絕緣厚度上裝設一系列金屬箔，使絕緣內、外層上的電位梯度分布更加均勻。電負荷均勻，絕緣總厚度縮小，從而也縮小外瓷套管的直徑，及二次鐵芯磁路直徑，改善其誤差特性。此外縮小厚度使散熱得到改善，總重量減輕〔1〕。目前110 kV油浸正立式電流互感器在電網中數量眾多，如果發生故障會造成變電站母線停電，損失巨大。隨著輸變電設備狀態檢修的深入，開展帶電取油樣，進行油色譜試驗，可在設備運行狀態下發現早期潛伏性故障，及時采取措施，保證電力設備的安全穩定運行〔2〕。

1 設備和故障情況簡介

湖南電網某臺電流互感器為某電瓷電器廠1995年3月產品，1995年7月1日投入運行，無不良運行工況。設備參數見表1。

2009年11月例行色譜檢測正常，2012年9月例行色譜分析，發現氫氣和乙炔含量超注意值，乙炔含量達到38.09μL/L，嚴重超注意值 (2μL/L)，隨后每月跟蹤檢測1次，發現色譜各組分都不斷增長，至2013年3月乙炔較1月大幅增長至274.12μL/L，3月8日對其進行了更換，并于4月12日進行了解體分析。

2 試驗和解體分析

2.1 電氣試驗

文獻 〔3〕規定的電流互感器周期性檢測項目有絕緣電阻、主絕緣的介質損耗和電容量。發現異常情況后，于2012年11月11日對該電流互感器進行了例行試驗，結果見表2，3。

從表2中可知，互感器A，B和C三相主絕緣電阻和末屏絕緣電阻數據未見異常。從表3中可知，互感器A，B和C三相主絕緣介損都有大幅度的增長，但是仍未超過1.0%的預試規程要求。主絕緣電容量數據無明顯變化，電容量初值差遠小于±5%的預試規程要求。2012年9月互感器C相出現色譜異常后電氣試驗并未發現異常，與歷史數據縱向比較和與另外兩相橫向比較均無明顯差異。

2.2 色譜分析

色譜分析是發現油浸式電氣設備潛伏性故障的最有效手段〔4〕，通過色譜分析及時發現了異常并進行了跟蹤監測，數據見表4。

2012年 9月發現乙炔嚴重超標 (標準為2μL/L)，氫氣超標 (標準為150μL/L)，總烴未超過標準值100μL/L，初步判斷有嚴重的放電性故障。這與電流互感器常見的局部放電故障特征氣體為H2和CH4的情況具有明顯差異〔5〕。2012年9—12月，乙炔、氫氣和總烴的絕對產氣速率分別為0.10mL/d、0.41mL/d和0.15mL/d，相對產氣速率分別為43%，26%和34%；2012年12月至2013年3月，絕對產氣速率分別為0.44 mL/d， 1.02mL/d和 0.63 mL/d，相對產氣速率分別為80%，44%和68%。故障前期和后期的產氣速率有大幅度的增長，說明故障嚴重程度在不斷加大。

根據文獻 〔6〕計算色譜數據的三比值，早期為111，112，后期發展成為212，乙炔產氣速率不斷加快，即早期為線圈匝間、層間短路或因環路電流引起電弧，逐漸轉變成為引線對電位未固定的部件之間連續火花放電、不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電。CO2與CO總體變化不大，通常故障部位有絕緣包裹時CO2或CO會有明顯變化〔7〕，說明故障并未涉及到互感器的主體絕緣部分，但CO的產氣速率明顯高于CO2，說明可能存在小范圍固體絕緣的非正常老化。

2.3 解體檢查

對該互感器進行了解體吊罩檢查，互感器上部導線彎頭兩側有燒黑跡象，將其撥開，越到里層越黑。檢查互感器各部位后發現引線為銅板夾緊式固定，其中1根引線未夾緊，部分松動。互感器末屏與零屏壓接處接觸牢固可靠，未發現異常；緊挨屏的內外層絕緣紙未發現發電或過熱痕跡，也未發現有褶皺或X蠟堆積；鋁箔、一次繞組與二次繞組之間、一次繞組底部等均未發現放電現象。

3 原因分析

通過色譜和解體檢查的情況分析推測可能的故障原因為:1根引線線夾在出廠時螺絲未完全旋緊，導致其中1股引線松動，每股導線都有絕緣紙包裹，此導線會產生懸浮電位，由于互感器頂端彎頭兩側場強較集中，首先在這2個部位產生過熱，導致絕緣紙炭化，當絕緣紙破損后在此處產生匝間短路，匝乙炔含量不斷升高，隨著時間延長，絕緣不斷破壞，逐步發展成為匝間火花放電。

4 建議

色譜分析是發現電流互感器潛伏性故障的有效手段，能夠發現電氣試驗無法發現的問題，對于油浸式電流互感器應該嚴格按照預試規程所要求的1—3年的檢測周期進行取樣分析，發現異常應根據故障的性質、位置、嚴重程度等確定縮短周期監測、計劃檢修或立即更換等檢修策略。

〔1〕王士和，劉茂愷.超高壓電流互感器絕緣的研究 〔J〕.電氣開關，1998，(4):34-39.

〔2〕張利燕，郭猛，陳志勇，等.電流互感器故障診斷與分析 〔J〕.變壓器，2011，48(11):57-59.

〔3〕DL/T 596—1996電力設備預防性試驗規程 〔S〕.北京:中國電力出版社，1996.

〔4〕張利燕，劉廷眾，周小平，等.用色譜法診斷電流互感器絕緣故障 〔J〕.變壓器，2010，47(8):29-31.

〔5〕梁之林，王朔.220 kV電流互感器故障分析 〔J〕.變壓器，2010，47(4):72-76.

〔6〕DL/T 722—2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則 〔S〕.北京:中國電力出版社，2000.

〔7〕鄒彬，郭森，袁聰波，等.一起220 kV油浸倒立式電流互感器故障原因分析 〔J〕.變壓器，2010，47(2):69-72.

TP309

B

1008-0198(2014)06-0035-03

陶靖(1957)，男，工程師，從事電力系統油氣試驗和研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.010

2014-05-06 改回日期:2014-07-02