倒立式220kV電流互感器噴油故障的分析和預防

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(1.國網新疆電力有限公司電力科學研究院，新疆 烏魯木齊 830011;2.國網巴州供電公司，新疆 庫爾勒 841000)

1 引言

2015年7月29日，X公司X變電站2250母聯B相互電流感器(下文簡稱CT)發生鼓帽故障，金屬膨脹器不可恢復性徹底膨脹，并伴有噴油現象，該間隔被迫停運，更換新的電流互感器。

2013年到2105年間，新疆地區先后有某廠家近10臺倒立式CT正常運行期間，發生鼓帽噴油故障，本文以220kV某變電站2250母聯B相CT為例，詳細介紹了該類型故障CT的特點和數據特征以及解體檢查情況。

2 測試項目及數據分析

對庫米什變電站2250母聯B相CT開展了油色譜檢測、高電壓介損、局部放電以及額定電壓下長時間加壓側溫升的試驗。

2.1 油試驗數據

表1 故障后油色譜數據(μL/L)

油色譜檢測數據是CT從現場拉回高壓試驗大廳后，試驗前以及試驗后24小時的油樣檢測結果。從試驗結果看，氫氣含量遠超標準規定的150μL/L的警示值， CH4和C2H6均有增長，并且含有微量C2H2，說明CT由高濕度高含氣量引起的油中低能量密度的局部放電逐步發展為電弧放電。

表2 故障后糠醛量(mg/L)

備注：該臺CT2012年8月1日投運，運行近3年。

該臺CT運行3年，其糠醛含量已經超了2%，說明CT絕緣狀態處于加速老化的過程中。

2.2 高電壓介損測試

表3 高電壓介損統

表2介損數據中，頭部(主絕緣)和套管Tanδ%對比分析看，頭部Tanδ%值隨著加壓的值呈增長趨勢，而套管Tanδ%基本保持不變，屬于良好絕緣狀態，說明該臺CT的缺陷在頭部，即主絕緣上。

從Tanδ%值的大小上看，最大值達到了5.748%，說明該處缺陷已經較為嚴重，頭部產熱量比較高。

從Tanδ%隨電壓升高和降低的曲線看，如圖一所示，說明主絕緣中存在氣隙。當氣隙絕緣與外加電壓達到起始放電電壓后，Tanδ%開始增加，這是由于氣隙中的放電增加了功率損耗；當電壓下降時的Tanδ%曲線在電壓上升時曲線的上側，直到局部放電熄滅，才再次重合。

圖1 電壓與的Tanδ%關系

2.3 局部放電測試

CT底部絕緣，采用脈沖電流法測試整體局部放電。測試局部放電起始放電電壓35kV，熄滅電壓20kV，測試過程中局放的視在放電量如表四所示。同一電壓下，隨著加壓時間的延長，局部量也隨著逐步增大。遠大于規程規定的20pC的要求。

表4 不同電壓下的局部放電量

2.4 額定電壓下長時加壓測溫升試驗

CT額定運行電壓下測試溫升情況時，僅加壓45分鐘，溫度從31℃，增加至42.3℃，溫升高達11℃。從溫升方面說明該CT的故障情況特別嚴重，與之前的高電壓介損和局部放電的數據表現一致。

通過上述三項試驗結果進行分析，該臺CT主要存在主絕緣部分(頭部)局部放電和過熱性缺陷的問題。為確定具體的原因，所以對互感器開展進一步的解體檢查。

3 解體檢查

3.1 外觀檢查

兩個盒式金屬膨脹器嚴重鼓起變形并被撕裂；產品瓷套、底座等其它部位完好。

3.2 器身檢查

(1)打開互感器頭部密封頭蓋，主絕緣無明顯放電痕跡。對主絕緣由外向內逐層拆解，分別發現主絕緣內圈(一次穿桿孔)內壁電纜紙包扎層存在魚鱗狀褶皺、皺紋紙層中有明顯的鼓包和小氣隙，詳見附圖二、三、四。褶皺、鼓包以及氣隙周圍絕緣層周圍未發現X-蠟等粘稠物。

圖2 蔽罩內圈內壁電纜紙魚鱗狀褶皺

圖3 皺紋紙層中的鼓包

圖4 絕緣紙中的氣隙

(2)嗅聞拆下的絕緣紙、皺紋紙未發現明顯異味。

3.3 套管直線段絕緣層解剖檢查

(1)地屏、銅箔和地屏鋁箔間連接完好，未見異常。

(2)套管絕緣層及鋁箔電容屏未發現異常。

4 原因分析

該臺CT主絕緣中的褶皺、鼓包和氣隙之間，隨著外界氣溫變化，尤其是新疆地區溫差極大，加之注入CT的絕緣油脫氣不徹底，油中會析出氣體，殘留在褶皺、氣隙或鼓包形成主絕緣中的小氣泡。長期運行電壓下氣泡產生局部放電，此類缺陷特征不隨主回路電流的大小而變化，屬于典型的電壓致熱性缺陷。隨著局部放電的不斷擴大，可燃氣體也在逐步積累增加，當氣體壓力增加到一定程度時，金屬膨脹器發生沖頂噴油故障。

5 結論及防范措施

導致該臺CT金屬膨脹器發生沖頂噴油的原因主要是主絕緣中存在大量褶皺和氣隙，溫度變化過程，使油中析出的氣體積累形成主絕緣中的氣泡。運行電壓下氣泡由于高場強發生局部放電現象并逐步發展到典型的電壓致熱性缺陷。總體來說，造成此類故障的綜合原因有兩方面:一是主絕緣制造工藝不良，絕緣包裹過程存在包扎不均勻現象;二是出廠時存在真空脫氣不徹底。

針對該類故障的建議：一是，設備生產階段加強設備出廠試驗技術監督，尤其是局部放電試驗項目的監督檢查。二是，運維階段CT巡視應有側重點，CT的巡視重點在油位的觀測和油位高度的橫縱相對比方面。三是，帶電檢測方面，采用紅外檢測手段，對CT頭部區域開展精確測溫和分析，旨在及時發現發熱量小、威脅嚴重的電壓致熱性缺陷；如果變電站內已經安裝紅外在線監測設備，建議在合理監測距離內，采用夜間監測的方式，結合電壓致熱性缺陷的特征，設置預告警信息上報策略，則可縮短發現此類缺陷的時間。