500 kV SF6電流互感器內部放電原因分析

李　博，盧　路，姜自國，紀代智，劉　暢

（華能巢湖發電有限責任公司，安徽　巢湖　238015）

500 kV SF6電流互感器內部放電原因分析

李博，盧路，姜自國，紀代智，劉暢

（華能巢湖發電有限責任公司，安徽巢湖238015）

分析一起500 kV SF6氣體絕緣電流互感器由于盆式絕緣子質量缺陷導致的內部放電故障，介紹該電流互感器的結構特性，推斷內部放電故障發展過程，并從設備制造、試驗維護、在線監測等方面提出防范此類事故的措施。

SF6電流互感器；盆式絕緣子；結構特征；防范措施

0　引言

SF6電流互感器以其結構簡單、維護工作量小、耐絕緣老化等優點在電力系統中得到廣泛應用，但是由于制作工藝、試驗維護等方面的原因，500 kV SF6電流互感器事故頻發［1-2］，嚴重威脅著電力系統的安全可靠運行。

某電廠2號機組額定容量660MW，采用發電機—變壓器單元接線，主變高壓測電流互感器為500kV SF6LVQBT-500W3型，2009-11-18投運。2015-02-01，2號機組突然跳閘，廠內兩套發變組差動保護、兩套線路差動保護動作，故障測距顯示為0 km。檢查升壓站就地設備，主變高壓側電流互感器C相本體與升高座接地銅排有放電灼傷痕跡，二次接線盒內二次繞組屏蔽筒接地線熔斷，電流互感器本體外殼完好，防爆片未爆破，SF6壓力表顯示為0.5 MPa（為正常運行時顯示值），事故前系統無操作，也未遭受雷擊。

1　故障原因及措施

1.1LVQBT-500W3型電流互感器結構特征

故障電流互感器內部結構如圖1所示。整體采用倒立式結構，頂部外殼為圓筒型，一次繞組從二次繞組的幾何中心穿過，二次繞組置于屏蔽筒（運行引至接線盒內接地）內，二次引線經過低電位的二次引線管（運行中接地）引至下部的接線盒。屏蔽筒與外殼之間是SF6氣體絕緣，電流互感器主絕緣呈現兩個同軸圓柱體電場，屏蔽筒連同其內部的二次繞組由盆式絕緣子固定在底座上，盆式絕緣子采用環氧樹脂澆注，為進一步改善套管與軀殼內電場，套管內部加裝了電容屏蔽筒。

SF6電流互感器頂部外殼、二次繞組屏蔽筒、一次導電桿之間呈現高壓—低壓—高壓的電場分布，盆式絕緣子也長期耐受高電壓。

1.2現場檢查

經現場檢查，電流互感器本體與升高座之間有放電灼傷痕跡，二次接線盒內二次繞組屏蔽筒接地線熔斷，如圖2所示，其他外觀未見異常。電流互感器返廠進行解體檢查，內部部件之間未發現有相對位移，盆式絕緣子外壁縱向有較長裂紋并且端面把合螺栓處有裂紋，如圖3、圖4所示，但裂紋處只有輕微沿面放電痕跡，未見明顯放電溝槽；二次繞組屏蔽筒與電流互感器內殼體對應部位有放電痕跡，并見大量黑色碳化物，如圖5、圖6所示，二次繞組屏蔽筒對二次繞組放電點如圖7所示。

圖1　電流互感器內部結構

圖2　二次繞組屏蔽筒接線已燒斷

圖3　盆式絕緣子外壁裂紋

圖4　端面把合螺栓處裂紋

圖5　二次繞組屏蔽筒放電點

圖6　電流互感器殼內放電點

圖7　二次繞組屏蔽筒對二次繞組放電點

1.3放電原因分析

綜合解體前及解體后的盆式絕緣子表面裂紋和損傷程度、二次繞組屏蔽筒表面及殼內放電情況、本體與升高座之間放電灼傷痕跡等情況分析，推斷電流互感器內部放電發展過程如下：電流互感器盆式絕緣子內部出現縱向裂紋，裂紋處受到更高電場的作用，出現爬電現象，但盆式絕緣子周圍絕緣未被擊穿，而爬電產生的電子使SF6氣體變質，絕緣性能下降，隨著時間推移，電流互感器殼內位置較近的外殼與二次繞組屏蔽筒相對位置處主絕緣被擊穿，擊穿后形成的短路電流瞬間使二次繞組屏蔽罩接地線燒斷，導致二次繞組屏蔽筒呈現高電壓，進而對接地的二次繞組放電，形成二次擊穿，短路電流經過電流互感器本體與升高座之間的接地線流入地網，也導致本體與升壓座之間銅排有放電灼傷痕跡。

由電流互感器解體檢查情況可以判斷，電流互感器內部放電的直接原因是盆式絕緣子質量缺陷，即盆式絕緣子表面存在裂紋，但裂紋不是放電形成的通道，而是產生沿面放電的原因，裂紋是由于盆式絕緣子在組裝過程，端面把合螺栓受力可能不均勻，運輸或者安裝過程中受到的剪應力過大而形成的。裂紋處的相對介電常數小于盆式絕緣子的相對介電常數，裂紋處的電場將會明顯增大，場強可達到41.156 kV/cm［3］，遠大于正常運行時的電場強度，因此產生輕微爬電，促使SF6氣體絕緣性能下降，導致殼體與二次繞組絕緣筒處擊穿，最終導致故障發生，機組停運。

1.4防范措施

電流互感器制造廠應改進以環氧樹脂澆注的盆式絕緣子等關鍵部件的制作工藝，使電壓盆式絕緣子應能滿足在全電壓下20 h零局放的要求；制造廠二次繞組屏蔽筒接地線由1根改為

［1］鈕永華，丁俊峰，張仁強.T2T雙平臂在特高壓鋼管塔組立中的應用［J］.企業技術開發，2014，33（4）：38-40.

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該電流互感器于2009年11月投運，至故障發生已運行5年多，盆式絕緣子等絕緣支撐件在放電故障起始階段，應表現為微弱的爬電，放電的能量較低，發展的周期較長；2013年大修時，該電流互感器檢修時通過了耐壓試驗，說明耐壓試驗對檢查足夠嚴重的缺陷時有效，但不是對所有的缺陷有效；局部放電試驗能在發現缺陷方面靈敏、有效，應克服現場條件制約進行該項試驗。

2　結語

分析說明SF6電流互感器內部放電原因，推斷放電過程，進而提出防范措施。SF6設備在電力系統應用廣泛，采用紅外傳感技術和電化學原理實現SF6氣體純度以及故障分解物含量的在線檢測系統目前已經在研究階段［4-6］，盡快付諸實踐將提前發現SF6氣體絕緣隱患，避免類似故障發生。

參考文獻

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［3］何大猛，晏年平，王仲奕，等.500kV SF6電流互感器內部盆式絕緣子缺陷電場分析和實驗研究［J］.中國電力，2014，47（8）：27-32.

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收稿日期：2016-02-10

作者簡介：

李博（1984），男，工程師，從事繼電保護等工作；

盧路（1991），女，從事繼電保護工作；

姜自國（1978），男，工程師，從事電廠集控運行工作；

紀代智（1984），男，工程師，從事電廠集控運行工作；

劉暢（1988），女，工程師，從事電廠繼電保護工作。

Cause Analysis of Internal Discharge for the 500 kV SF6Current Transformer

LI Bo，LU Lu，JIANG Ziguo，JI Daizhi，LIU Chang
（Huanengchaohu Power Plant Co.，Ltd.，Chaohu 238015，China）

An internal discharge breakdown of 500 kV SF6gas-insulated current transformer was analyzed caused by quality defects of bisc insulator.Structural characteristics of this type of current transformer and the developing process of internal discharge breakdown were introduced.Finally preventive measures were proposed from aspects of equipment manufacturing，test maintenance and on-line monitoring.

SF6current transformer；bisc insulator；structure characteristics；preventive measures

TM452

B

1007－9904（2016）07－0051－02

2016-04-252根引至二次繞組接線盒內接地（已被制造廠采納應用）；產品在運輸中應有緩沖防震措施，并安裝檢測產品受震情況振動子。

王福海（1974），男，工程師，從事輸電線路施工方面工作。