油浸式電流互感器介損及電容量測試異常的影響因素分析

朱傳華 肖定彬

國網湖南省電力有限公司檢修公司，湖南長沙 410000

電流互感器是電力系統中重要的電氣設備，其作用是提供儀表測量和繼電保護的電流信號。電流互感器的絕緣狀況是否良好，將直接影響電力系統的安全和可靠運行。而電容量 （C） 和介質損耗因數 （tanδ） 都是表征絕緣材料絕緣性能的重要指標，而對于油浸式高壓電流互感器而言 （無論是正立式還是倒立式結構），其主絕緣均為電容型且通常用高壓電纜紙或皺紋紙包扎而成，并浸漬在絕緣油中。當絕緣劣化或者絕緣受潮，電流互感器的電容和介損就會發生改變，嚴重時會造成設備運行過程中發生爆炸 （新疆小草湖變電站就發生過220kV倒立式電流互感器由于絕緣劣化導致的爆炸事件[1]）。為了避免此類事故發生，嚴格把控油浸式電流互感器的電容和介質損耗因數 （以下簡稱介損） 試驗就變得異常重要。

某變電站一組35kV油浸式電流互感器型號為LB-35W，其A相設備發生漏油。在對漏油電流互感器進行密封圈更換以及補油后，對設備進行電容及介損測量 （二次和外殼均接地），試驗發現設備介損嚴重超標 （測試值6.916%，正常值應≤2.5%），同時電容值偏大 （測量值90.98pF，交接值85.13pF，初值差應≤±5%）。為了排除外界干擾，獲得設備的準確電容、介損值，我們對現場常見干擾進行了分析和排除。

1 現場測試常見干擾及其影響

對于油浸式電流互感器介損及電容量的測試，常見的影響因素包括測試回路的接觸不良、外瓷套表面的泄漏電流以及絕緣受潮等。而在實際測量過程中，油中氣泡也是影響電流互感器介損及電容量測量的重要因素。

1.1 測試回路接觸不良的影響

當電流互感器一次繞組接線端子表面臟污、氧化情況比較嚴重以及二次 （外殼） 接地不良的時候，將出現測試回路接觸不良的現象，即相當于電極與試品之間存在一夾層如圖1（a） 所示。

圖1 測試回路接觸不良的等效阻抗圖

于是在電極之間的電場中，除了試品之外還有夾層，它的等效阻抗為 ，如圖1（b） 所示，電容為 為夾層的串聯等效阻抗，a、b兩點間的阻抗為：

由此可見，測得的電容總是偏小，測得的 要看夾層與試品的 哪一個大，如夾層為空氣，則測得的值偏小；若夾層是氧化鉬、很臟的黏合劑或水則測得的值偏大。

1.2 泄漏電流的影響

當環境濕度過大，或者電流互感器外瓷套表面臟污，則在測試過程中，外瓷套表面有較大的泄漏電流。此外，當測試線絕緣不夠或屏蔽破損且拖地時，也可能造成電極對地泄漏電流較大。分析泄漏電流對測量結果的影響，可以用它的并聯等效阻抗來表示，如圖2所示。

圖2 泄漏電流的等效阻抗圖

測得的 與 分別為：

1.3 絕緣受潮的影響

絕緣油為非極性介質，其極化主要為電子位移極化，轉向極化對極化的貢獻甚微，又因為轉向極化的松弛時間τ較小，在工頻等較低頻率下均能及時建立，因此，在較低頻率交變電場作用下，介質損耗主要來源于電導：

1.4 氣泡的影響

對于新注油電流互感器，常帶進部分空氣，從而在油中形成大量小氣泡。小氣泡對測量結果的影響，仍然可以用并聯等效阻抗來表示，如圖3所示。

圖3 油中小氣泡的等效阻抗圖

從1.2中我們知道：

但實際在絕緣油中存在氣泡時，由于在交變電壓下電場強度與介質介電常數成反比，氣泡中的電場強度比絕緣油介質高，而氣體的擊穿場強又比絕緣油介質低得多，所以，總是氣泡先發生電離，從而導致局部放電增強；由于電導增大、局部放電增強導致電導損耗、局部損耗增大，表現為介損值增大[2]。

2 現場處理及結果分析

通過對接線排進行打磨同時更換測試線，排除電極接觸不良以及測試線造成的影響。處理過后測量電流互感器的電容值和介損值，電容值幾乎沒變，介損值略有下降。說明接線排表面的臟污和氧化以及測試線本身對電流互感器的介損值有所影響 （電容幾乎沒有），但不是造成互感器介損超標的主要原因。

通過乙醇和毛巾對電流互感器外瓷套表面進行擦拭，并用電吹風進行干燥處理，處理后的電流互感器電容值恢復正常范圍，介損值從6.258%下降到4.130%，證實瓷套外表面泄漏電流對電流互感器的電容及介損測試造成了較大影響，但處理后的電流互感器介損值仍然超標。

進一步的處理通過對電流互感器靜置24h來完成。靜置后的測量結果表明，設備電容值從88.07pF下降到了86.48pF，介損值從4.130%下降到了1.867%，電容和介損均符合35kV油浸式電流互感器例行試驗要求。測試結果如表1。

表1 不同處理方式下電流互感器的電容及介損值

在靜置過程中，隨著時間的推移，絕緣油中的氣泡將會不斷溢出，同時隨著溫度升高，絕緣油中溶解的氣體將不斷析出，氣體析出和氣泡溢出又將帶出絕緣油中的部分水分，這些因數都將導致電流互感器電容和介損下降。

對于油浸式電流互感器，絕緣油中存在氣泡時，由于在交變電壓下兩串聯介質中電場強度與介質介電常數成反比，氣泡中的電場強度比絕緣油介質高，而氣體的擊穿場強又比絕緣油介質低得多，所以總是氣泡先發生電離，局部放電增強；由于電導增加，局部放電增強，所以電導損耗、局部放電損耗也將增大，表現為介質損耗增大。電離嚴重時還可能導致氣泡溫度升高，體積膨脹，電離將進一步發展；同時氣泡電離產生的高能電子碰撞液體分子，使液體分子電離生成更多的氣體，擴大氣體通道，當氣泡在兩極間形成“氣橋”時，絕緣油介質就可能發生擊穿[2]。因此對于油浸式電流互感器，有必要在新安裝或進行注油等工作后靜置足夠時間再開展試驗以及進行投運。

3 結語

（1） 對新安裝或進行注油工作后的油浸式電流互感器應在靜置足夠時間后再開展試驗工作 （以及投運）。

（2） 空氣濕度較大的天氣，要避免電流互感器外瓷套表面泄漏電流對電流互感器電容及介損值測量的影響。

（3） 避免在濕度較大的天氣對電流互感器進行注油工作，防止潮氣進入，對電流互感器絕緣造成影響。