一起220 kV SF6電流互感器故障原因分析

干建麗

（浙江浙能水電管理有限公司，杭州310009）

一起220 kV SF6電流互感器故障原因分析

干建麗

（浙江浙能水電管理有限公司，杭州310009）

介紹了某發(fā)電廠220 kV SF6電流互感器故障和解體情況，判別事故原因為盆式絕緣子表面裂紋引起局部放電，最終導致發(fā)生接地故障。通過提高設(shè)備制造水平，規(guī)范設(shè)備運輸，加強設(shè)備交接驗收工作，定期開展氣體濕度和分解物檢測，定期開展紅外線檢測等手段，可以有效預防SF6電流互感器主絕緣擊穿故障。

電流互感器；盆式絕緣子；局部放電

SF6電流互感器以SF6氣體間隙作為主絕緣，其絕緣強度高、結(jié)構(gòu)簡單、運行維護量少，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是，隨著SF6電流互感器的大量投入運行，也出現(xiàn)了一些問題，例如發(fā)生SF6電流互感器主絕緣擊穿故障。以下對一起220 kV SF6電流互感器故障原因進行了分析，并提出了相應的預防措施。

1 故障情況

某發(fā)電廠運行中的1號主變壓器（簡稱主變）差動保護動作，跳開1號主變220 kV開關(guān)和1號機組滅磁開關(guān)。當天天氣良好，220 kV系統(tǒng)運行正常，無倒閘操作，故障前主變負荷較小。

對保護動作報文和故障錄波圖進行分析，顯示主變差動保護范圍內(nèi)發(fā)生A相接地故障。現(xiàn)場檢查主變220 kV開關(guān)端子箱時，發(fā)現(xiàn)端子箱內(nèi)至主變220 kV A相TA（電流互感器）二次繞組的電纜有燒黑現(xiàn)象，其中至第5組二次繞組的電纜芯燒斷，對應的N相的電纜芯、端子排上連接片均燒斷（見圖1）。

圖1 N相的端子排連接片燒斷

測量TA主絕緣以及二次繞組直流電阻值，如表1、表2所示。

表1 TA一次繞組對二次繞組及地的絕緣電阻

表2 TA二次繞組直流電阻

結(jié)果顯示，A相TA絕緣電阻值明顯小于另外兩相，A相TA第2組、第5組二次繞組直流電阻值遠大于其他二次繞組。據(jù)此判斷，A相TA的主絕緣遭到了破壞，第2組、第5組二次繞組已燒損。

2 故障TA解體檢查

故障TA為SF6絕緣倒置式，型號為LVQB-220W2，于2007年6月生產(chǎn)，通過將故障TA返廠解體發(fā)現(xiàn)：

（1）一次導電桿表面有放電痕跡，盆式絕緣子下部絕緣筒內(nèi)無明顯放電痕跡。

（2）盆式絕緣子表面有放電痕跡，并且局部發(fā)生開裂，見圖2。

圖2 局部開裂的盆式絕緣子放電痕跡

（3）屏蔽罩接地線中間多處熔斷，而屏蔽罩接地線與頭部屏蔽罩和二次接線板兩者的連接處緊固且無明顯放電痕跡。

（4）第2組、第5組二次繞組局部燒損，見圖3。

3 故障原因分析

3.1 故障過程判斷

從解體情況和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行分析，故障TA的屏蔽罩接地線與頭部屏蔽罩和二次接線板兩者的連接處緊固且無明顯放電痕跡，屏蔽罩接地線的懸浮放電引起主絕緣放電的因素排除，故障源為支撐盆式絕緣子。

局部放電從圖2中盆式絕緣子開裂處發(fā)生，放電導致電場不均勻，在長期運行電壓的作用下，盆式絕緣子不斷發(fā)生沿面爬電，主絕緣的絕緣強度不斷下降，最終導致主絕緣的放電擊穿。主絕緣擊穿后，屏蔽罩電位抬高，屏蔽罩接地線中間多處斷裂，同時屏蔽罩內(nèi)的第2組、第5組二次繞組與屏蔽罩間的絕緣擊穿而燒損。

圖3 第2組、第5組二次繞組局部燒損

3.2 盆式絕緣子的放電原因

3.2.1 污染絕緣面放電

污染絕緣面放電的主要原因為絕緣材料表面受潮，受潮后工頻閃絡(luò)電壓明顯降低。據(jù)研究表明，SF6氣體中的水分在環(huán)境溫度為-2～40℃條件下，相對濕度為50%時，會導致絕緣件工頻閃絡(luò)電壓下降5%～17%，濕度越高，工頻閃絡(luò)電壓下降越大[1]。

盆式絕緣子表面受潮的主要原因有：TA密封不嚴，外界水分侵入；SF6氣體中含有水分；盆式絕緣子帶來的水分。

TA中水分存在于SF6氣體中或吸附于盆式絕緣子表面上，水分存在的形式取決于環(huán)境溫度的變化，當溫度升高時，吸附在盆式絕緣子表面上的水分進入SF6氣體中，使SF6氣體中水分增加；反之，使SF6氣體中水分減少。從A相TA故障前的SF6氣體濕度檢測結(jié)果分析，排除盆式絕緣子受潮因素。

3.2.2 絕緣子表面放電

盆式絕緣子的作用是支撐屏蔽罩和將屏蔽罩與一次導體高電壓隔離，一般采用環(huán)氧樹脂加Al2O3填料，經(jīng)真空澆筑而成，具有以下幾個特點：

（1）有較高的拉伸強度、足夠的硬度，但脆性也較大。

（2）表面必須光滑平整、整潔。

（3）支撐絕緣是一個支撐連接件，必須澆裝有金屬嵌件。而環(huán)氧樹脂澆筑有金屬嵌件時，它們之間的嵌接處容易產(chǎn)生微小缺陷，會削弱產(chǎn)品的強度和耐電性能，同時容易造成局部電場集中。

綜上所述，受不同原材料、工藝條件的影響，盆式絕緣子機械強度和耐電強度有一定的分散性，是設(shè)備頭部絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生局部放電，主要是由于表面裂紋、表面雜物或氣泡等原因?qū)е隆＝Y(jié)合TA返廠解體的情況，可以確定盆式絕緣子表面裂紋引起局部放電是導致本次絕緣擊穿故障的主要原因。

4 預防措施

針對220 kV SF6電流互感器絕緣擊穿故障，提出以下預防措施：

（1）制造廠家應加強質(zhì)量控制，嚴把質(zhì)量關(guān)，嚴格對每批次材料和零部件進行檢驗，防止盆式絕緣子在生產(chǎn)和裝配工藝上的缺陷。產(chǎn)品在出廠前，應嚴格進行工頻耐壓試驗和局部放電試驗。

（2）加強運輸質(zhì)量的控制和驗收，在每臺產(chǎn)品上安裝與沖撞相適應的振動記錄儀，110～220 kV電壓等級的安裝1個，500 kV電壓等級的安裝2個。若記錄數(shù)值超過制造廠允許值，則產(chǎn)品必須返廠檢查。

（3）在設(shè)備投運前應嚴格進行交接驗收試驗。運行過程中必須嚴格按照規(guī)程進行例行試驗，按周期對設(shè)備進行SF6氣體濕度和分解產(chǎn)物測試，發(fā)現(xiàn)異常應立即停止運行。

（4）定期開展紅外線檢測。紅外線檢測技術(shù)可以檢測SF6氣體絕緣TA內(nèi)部固體絕緣材料局部放電引起的發(fā)熱故障，但是準確性受故障部位和設(shè)備體積影響較大，可作為檢測絕緣狀況的輔助手段。

[1]白斌.500 kV SF6電流互感器事故原因分析[J].四川電力技術(shù)，2006（4）∶23-25.

[2]別長報，邵學敏，石偉.一起220 kV SF6電流互感器主絕緣擊穿故障分析與處理[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2013（3）∶28-30.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on a Fault of 220 kV SF6Current Transformer

GAN Jianli
（Zhejiang Energy Hydropower Management Co.，Ltd.，Hangzhou 310009，China）

The paper introduces a fault of 220 kV SF6current transformer of a power plant and the disassembly.It is determined that the accident is caused by partial discharge due to cracks on basin-type insulator surface，which finally results in grounding fault.Main insulation breakdown fault of SF6current transformer can be effectively prevented through improvement of equipment manufacture level，equipment transportation regulation，equipment handover and acceptance strengthening，regular detection of gas humidity and decomposition products as well as regular infrared detection.

current transformer；basin-type insulator；partial discharge

TM595

：B

：1007-1881（2015）03-0067-03

2014-08-04

干建麗（1972），女，工程師，從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。