在220kV電力工程施工電流互感器的故障分析

葛亮

【摘? 要】近些年隨著智能電網項目規模的擴大，變電站進入了快速發展建設階段。電流互感器是變電站一次設備中負責電力系統計量和保護的重要設備，如果發生故障，會造成區域的大面積停電或變電站母線停電，會帶來很大的損失和不良影響。本文闡述了電流互感器的常見故障原因，以某220kV變電站電流互感器故障為例，進行故障的查找和排除。

【關鍵詞】電流互感器;設備安全;故障原因;變電站

1 引言

電流互感器（Current Transformer，CT）的作用是把電流幅值較大的一次電流通過一定的變比轉換為電流幅值較小的二次電流，用來進行變電站或線路的保護、測量工作。電流互感器長期串聯在線路上運行，將二次電流輸入測量儀表或繼電保護裝置。造成電流互感器故障的原因很多，常見外部原因有有系統負荷不平衡、接線錯誤、誤差超標等，其中二次回路開路、引線接頭松動、注油工藝不良、電容末屏接地不良等會導致局部過熱或放電，使色譜分析結果異常。內部原因大多是自身絕緣問題，如絕緣工藝不良，電容型電流互感器絕緣包繞松緊不均、電容屏錯位或斷裂、絕緣干燥和脫氣處理不徹底等缺陷導致運行中絕緣擊穿。電流互感器故障會嚴重影響測量的準確性及繼電保護動作的正確性，干擾電網正常運行。本文就電流互感器的常見故障原因進行分析，并采用一具體案例闡述解決措施。

2 電流互感器結構

電流互感器一次和二次額定電流之比，叫做電流互感器的額定互感比：Kn=11n/12n。一次線圈額定電流11n是標準的，二次線圈額定電流12n分為5A、1A或0.5A，所以電流互感器額定互感比也是標準的。Kn還可以近似地表示為互感器一次和二次線圈的匝數比，即：Kn =N1/N2，式中N1、N2分別為一次和二次線圈的匝數。電流互感器的目的是為了安全可靠的測量比較大的電流，它的二次繞組電流由一次電流感應得到，因為為了平衡一次繞組產生的磁勢，二次繞組會產生相應的磁勢。如果二次開路，則其阻抗無限大，二次繞組電流為零，那么磁勢也等于零，那么一次繞組電流會全部用來激磁，無法被二次繞組產生的磁勢所平衡，將帶來鐵芯的嚴重過飽和。鐵心磁場過飽和會令鐵損過大，電流互感器鐵心和線圈發熱，絕緣會因為溫度過高而燒毀，另外在鐵芯中會感應出剩磁，會加大互感器二次繞組的誤差。更為嚴重的情況是交變磁通原本的正弦波改變成梯形波，此時過高的磁通變化率會在二次線圈上感應出很高的電壓，其幅值可能達到幾千伏，這種高壓作用在二次線圈和二次回路上，會對人身和設備都造成嚴重的威脅，所以電流互感器在任何時候都不允許二次側開路運行。

3 電流互感器的故障特點

3.1 絕緣熱擊穿

高壓電流互感器不僅承受高電壓還承受大電流。絕緣介質在高電壓作用下的介質損耗和電流熱效應使得電流互感器的絕緣經受相當大的考驗，絕緣耐受溫度升高。若絕緣有缺陷，則會出現熱損耗增加、絕緣溫度升高，如果在超過絕緣材料的工作溫度下長期運行，就會造成絕緣熱擊穿。

電流互感器故障多發生于春季氣溫上升后或夏季的高溫時期。運行 1-3 年的220kV電流互感器故障率較高。電流互感器中H2和烴類氣體組分將會持續增長，絕緣缺陷無法自愈。夏季高溫時期大約10天左右為一個周期，油中H2和烴類氣體組分的含量增長較快。冬季氣溫較低，油浸式電流互感器H2和烴類氣體組分增長放慢，冬季互感器故障率較低。

3.2 局部放電損壞

220kV電流互感器的電容在正常狀態下其電壓是均勻分布的，若生產制造過程中工藝有缺陷，將會造成電容極板粗糙，繞組線包導線松緊不均、外緊內松、絕緣紙有破損、電容屏損傷絕緣、位置偏移、斷裂等缺陷。如果下方的U型卡環卡的過緊將使得絕緣損壞或變形。如果端屏鋁箔沒有孔眼，那么在非真空下注油的時候，電容屏間會竄入氣泡，將會使電容屏間的電壓分布改變，使個別部分的電容屏承受較高的電壓，很容易出現較強的電暈或局部放電。若處理得不夠及時或沒有被發現，會使整個電容芯棒的絕緣被擊穿而出現嚴重事故。

4 某變電站220kv電流互感器故障查找與分析

4.1 故障現象

山東某變電所運行人員在做計量月報時，發現110KV母線電量不平衡，經與前幾個月的電量相比較，發現某回線的電量明顯減少，初步判斷某回線的一相電流互感器故障。

4.2 故障查找

電流互感器故障查找，一般可按以下步驟進行：

1）電流互感器回路的儀表指示錯誤，通常是減小或者顯示為零。測量儀表的電流回路如果開路，三相電流表的數值應該不一致，且功率表的數值減小、計量表的轉速減慢或者停止。若表針的指示時有時無，則很可能系統處于接觸不良的狀態;

2）電流互感器是否出現異常的振動、噪聲，或冒煙和嚴重發熱等現象;

3）電流互感器的二次回路的端子、元件觸點有打火和放電的情況;

4）越級跳閘或者誤跳閘時繼電保護是否會發生拒動或誤動;

5）繼電器和電度表燒毀。

以上只是檢查電流互感器的一些基本線索，實質上在正常運行中，一次負荷不大，二次無工作，且不是測量用電流回路開路時，電流互感器的二次開路故障是不容易發現的，我們在實際工作中應不斷的積累經驗，特別在停電檢修設備時，維護人員應該謹慎對待每一處可能的隱患，切實提高檢修的工程質量。

經過運行人員的認真查找，發現某回線的電流互感器開路發生在二次計量回路上。原因是某電流互感器到電能表屏的電纜接進電能表端子盒后，施工人員忘記將電纜引出導致導致此電流互感器一相開路。

4.3 故障處理

當發生電流互感器有開路現象時，應做好以下工作：

1）若發現電流互感器二次側開路故障，需要先分清故障電流回路的組別，開路相對繼電保護是否有影響，向調度進行匯報，解除有可能發生的誤動保護。

2）應減少一次側的負荷，如果電流互感器損壞嚴重，則需要轉移負荷，進行停電檢查，若有旁路母線，應采用旁路進行供電，以確保供電的可靠性。

3）應該在最近的互感器端子上將電流互感器的二次回路短路，再對開路點進行處理和檢查，短路時需使用短路專用的短接電纜，短路需確保可靠性，嚴禁采取熔絲或者一般的導線進行纏繞，并應按圖紙進行處理。

4）檢查時應注意短接的現象，如果短接出現電火花，則表示短接是有效的，故障點可能就在短接點的回路中，應該進一步仔細查找。如果短接時沒有出現電火花，則可能是短接無效，故障點有可能在短接點之前的線路中，應該逐步向前更改短接點，以縮小故障范圍。

5）在短接互感器二次回路時，檢查人員必須堅持操作監護制，一人監護，一人操作;嚴禁在電流互感器和短路點之間的線路上進行帶電作業;應與帶電設備保持足夠的安全距離;操作人員必須穿絕緣鞋、戴絕緣手套和使用帶高壓絕緣把手的工具。

5 結論

電流互感器在電網運行當中發揮著非常重要的作用，所以在日常工作當中，我們應該充分的認識其重要性。加強運行檢修人員的技能和職業教育，及時發現運行中存在的隱患，及時地對故障原因進行分析及排除，從而保證電網運行的安全性和穩定性。

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