油浸倒立式電流互感器缺陷分析及對策

徐鵬，崔光魯，甘強，陳昊，張海華，譚風雷

(國網江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

電流互感器是電力系統保護及測量的主要設備，其可靠運行對電網的安全穩定有著重要影響[1-5]。近年來，油浸式電流互感器在運行過程中事故頻發[6-9]，相伴隨的設備停役與電網運行方式變更，給相關地區電網的安全穩定運行帶來了壓力，在全社會用電量長期保持在高水平的大背景下，對電流互感器故障成因、衍變過程、發展趨勢展開研究具有格外重要的意義[10-15]。

文獻[16]針對一起某500 kV油浸倒立式電流互感器故障，結合同批次產品試驗情況分析故障成因，對設備的絕緣損壞預警具有重要的意義。文獻[17]基于油浸倒立式電流互感器的結構特點，針對產品工藝及運行特性展開，得出了事故可能存在的原因。文獻[18]從油浸倒立式電流互感器絕緣設計的3個關鍵部位出發，對電流互感器在運行過程中產生缺陷的原因展開分析，具有重要參考價值。

上述文獻從不同角度對油浸式電流互感器的結構工藝、缺陷產生以及故障衍變展開論述，對于提升設備的專業管理水平具有重要指導意義。本文針對500 kV油浸式電流互感器批次缺陷展開調查，基于多種方法的綜合運用，研判故障原因，并提出相應的建議措施，為同類型設備的運維決策及故障診斷提供參考。

1 情況簡介

2020年11月，某500 kV變電站5043、5042間隔停電檢修期間，通過色譜檢測發現50431電流互感器乙炔含量:A相為0.1μL/L、B相和C相為0；50421電流互感器乙炔含量:A相為0.1μL/L、B相和C相為0。

50421、50431電流互感器2002年出廠，2003年投運。50421、50431電流互感器相別對應編號見表1。

表1 50421、50431電流互感器相別對應編號

由于該型號電流互感器存在安全隱患，結合停電完成更換，將拆除的設備返回廠家進行試驗、拆解及分析。

2 返廠診斷試驗

2002/880154、 2002/880156、 2002/880163、2002/880165共計四臺電流互感器返廠。其中，2002/880163、2002/880165產品返廠取油樣后拆解，2002/880154、2002/880156產品返廠進行診斷試驗后拆解。四臺產品返廠后油樣檢測結果見表2。

表2 四臺產品返廠后油樣檢測結果 μL

返廠后四臺產品油樣復測結果顯示油中均存在微量乙炔。分別對2002/880154、2002/880156產品進行高壓介損及電容量測試、交流耐壓試驗和局放測試、雷電沖擊、操作沖擊試驗等診斷試驗，未見明顯異常。沖擊后補做局放測試，結果見表3。根據局放測試結果，初步判斷放電位置位于電流互感器器身高壓屏與中間屏之間或者直線段電容部分。為進一步查明電流互感器油中乙炔含量異常原因，對四臺產品進行解體檢查。

表3 平衡法測試局放結果

3 解體分析

四臺產品解體檢查主要流程如下:放油→拆除膨脹器→拆除二次端子箱→拆除密封板→檢查二次引線→拆除一次導體→吊出器身并拆除外殼→檢查器身高壓屏→尋找可能存在的擊穿點，并在擊穿點附近逐層撥開絕緣紙→電容屏解體檢查。

該電流互感器器身由外向內布置依次為高壓電容屏、中間電容屏和鐵心罩殼。高壓電容屏外部有一層皺紋紙，與絕緣油配合形成高壓屏與儲油柜之間的絕緣。高壓電容屏由兩層半導體紙和夾在半導體紙中間銅帶層構成，高壓電容屏與中間電容屏、中間電容屏與鐵心罩殼之間布置一定厚度的電纜紙，與絕緣油配合，構成了電流互感器的主絕緣。

為便于定位放電點，定義時鐘概念如圖1所示。面對電流互感器正立時P1側，以器身中心位置為表盤中點，順時針走向，器身頂部為0點鐘，鐵心屏蔽罩殼與二次引線管連接位置，即器身“脖子”處為6點鐘。

圖1 時鐘定義示意圖

3.1 2002/880163產品拆解

解體檢查發現，2002/880163產品P1和P2之間高壓屏外弧面存在明顯放電痕跡，放電點位于弧面7點方向。器身表面7—9點方向存在大面積黑色痕跡，如圖2所示。

圖2 弧面放電痕跡及黑色痕跡

左側放電點貫穿一層皺紋紙、一層半導體紙，至半導體紙下方對應位置的銅帶錫焊處結束，未傷及銅帶下部的半導體紙；右側放電點貫穿一層皺紋紙、一層半導體紙，一層銅帶以及銅帶下部的一層半導體紙，半導體紙對應位置下部的電纜紙表面存在斑點狀黑色碳化痕跡。

檢查儲油柜內，發現與器身放電位置相對應的下儲油柜內部存在放電痕跡，如圖3所示。且儲油柜內部放電位置下部存在局部黑色痕跡，與器身表面的黑色痕跡位置相對應，疑似器身與下儲油柜擠壓、摩擦所致。

胸段椎管內硬膜外腔血腫(thoracic spinal epidural hematoma,TSHE)是一種少見疾病，起病急，易發生截癱或其他不可逆神經損害，一旦發生后果往往很嚴重，早期準確診斷具有重要意義。現將筆者所在醫院近期發生的1例處理經過和體會報告如下。

圖3 器身與儲油柜對應位置放電痕跡及黑色痕跡

3.2 2002/880165產品拆解

2002/880165產品器身高壓屏皺紋紙表面可見大量黑色痕跡，位于器身7—8點方向，未見明顯放電跡象，如圖4所示。

圖4 皺紋紙表面黑色痕跡

P1側三角區腳環電纜紙表面可見一處疑似放電痕跡，位于器身6—7點方向，距離P1側“脖子”處直線距離約40 cm，未貫穿該層電纜紙，對應疑似放電痕跡位置上部半導體紙未見明顯異常，下部電纜紙表面存在斑點狀黑色碳化痕跡。

3.3 2002/880154產品拆解

2002/880154產品P1和P2之間外弧面可見多處針狀小孔，針狀小孔位于弧面7—8點方向，如圖5所示。

圖5 弧面針狀小孔

共有5處區域出現針狀小孔，小孔成排排列，對應位置為銅帶邊緣，部分小孔已貫穿皺紋紙。初步認為器身與儲油柜接觸，擠壓、磨損所致。

3.4 2002/880156產品拆解

2002/880156產品P1和P2之間外弧面可見小范圍黑色痕跡，位于弧面7—8點方向，如圖6所示。皺紋紙表面磨損嚴重，兩層皺紋紙壓接處存在一穿孔，皺紋紙壓痕位置對應下部半導體紙存在擠壓、褶皺現象。

圖6 弧面黑色痕跡

P1側8—9點方向電纜紙表面存在一處疑似放電點，未貫穿電纜紙，對應位置上部半導體紙及下部第二層絕緣紙未見放電痕跡。

3.5 與同期開展解體的其他同型產品對比

同期開展的同型號500 kV A變電站編號2000/411039、2000/411040、2000/411041產品，500 kV B變電站編號2000/411026產品解體，檢查儲油柜內部及器身未見擠壓、摩擦痕跡。產品儲油柜內部墊塊布置如圖7—8所示。

圖7 A變電站產品儲油柜內部墊塊布置

圖8 B變電站產品儲油柜內部墊塊布置

A、B變電站(以下簡稱A、B變)產品儲油柜內部墊塊集中布置，墊塊對應器身位置為P1和P2之間弧面3—5點方向、7—9點方向。

圖9 本次解體產品儲油柜內部墊塊布置

同期開展解體的其他同型產品放電、擠壓情況對比見表4。

綜合以上結果得出某500 kV變電站50431、50421電流互感器器身與儲油柜之間存在不同程度的磨損。其中2002/880163和2002/880154產品器身磨損較為嚴重，2002/880156和2002/880165產品磨損程度次之。

由于該批電流互感器儲油柜內墊塊未集中布置，導致器身P1和P2之間弧面與下儲油柜間隙較小，在安裝或者長距離運輸過程中弧面6～9點位置與儲油柜存在不同程度的擠壓、摩擦，使器身表面損傷。

4 結語

電流互感器器身與儲油柜之間的擠壓、摩擦造成局部皺紋紙損傷，由于高壓屏距離儲油柜較近，在高頻過電壓下局部皺紋紙發生擊穿產生微量乙炔，在乙炔產生的同時，放電伴隨的高溫可能造成半導體紙的碳化擊穿，進而造成電纜紙的損傷。

為提升設備運行可靠性，提出如下建議:

1)梳理現役同型號油浸倒立式電流互感器近期油色譜情況，做好隱患排查工作，根據排查結果制定差異化運檢管控措施。

2)對于排查結果異常的電流互變器，用圍欄進行隔離、警示，通過智能巡檢手段每日三次巡視、測溫。每月開展一次紅外精確測溫，如確需人工巡視的，應遠離隱患電流互變器，在安全觀察點使用望遠鏡、相機等輔助設備開展，同時盡量避開早上和傍晚溫差較大的時段。

3)優化排查結果異常電流互變器的停電修試策略，針對設備陪停但暫時不具備更換條件的同型號電流互變器，采取逢停即開展診斷性試驗的策略，診斷性試驗項目應增加色譜及含水量檢測，根據診斷結果確定整改重點，合理安排更換計劃。