110 kV油浸式電流互感器內(nèi)部放電原因分析

費(fèi)宇　楊波　劉凍　沈偉強(qiáng)　胡鵬飛

摘要：分析了一起110 kV油浸正立式電流互感器的電容端屏裝配錯(cuò)誤導(dǎo)致的內(nèi)部放電故障，介紹了該電流互感器的結(jié)構(gòu)特性，推斷了內(nèi)部放電故障發(fā)展過程，并從設(shè)備制造、試驗(yàn)維護(hù)、在線監(jiān)測(cè)等方面提出了防范此類事故的措施。

關(guān)鍵詞：電流互感器;絕緣特性;油色譜

0 引言

電流互感器是聯(lián)絡(luò)電力一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的重要設(shè)備。在變電站中，電流互感器串聯(lián)在母線與線路設(shè)備之間，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)、測(cè)量以及計(jì)量等功能。電流互感器一旦發(fā)生問題，輕則造成設(shè)備損壞，重則導(dǎo)致變電站內(nèi)保護(hù)失效，擴(kuò)大故障范圍，甚至發(fā)生爆炸、火災(zāi)等，釀成電力系統(tǒng)事故。油浸正立式電流互感器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于220 kV及以下敞開式變電站中。國網(wǎng)嘉興供電公司所轄變電站中，油浸式電流互感器的使用占電流互感器總數(shù)比達(dá)到80%以上，其中75%的油浸式電流互感器采用正立式結(jié)構(gòu)[1]。

本文在對(duì)油浸正立式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合一起電容端屏裝配錯(cuò)誤導(dǎo)致的內(nèi)部放電故障，對(duì)電流互感器生產(chǎn)設(shè)計(jì)及運(yùn)檢方面提出相應(yīng)的管理措施，以提高油浸正立式電流互感器的安全運(yùn)行水平，減少設(shè)備事故的發(fā)生[2]。

1 情況簡(jiǎn)介

2021年7月8日，秀西變電運(yùn)檢中心電氣試驗(yàn)班成員對(duì)某110 kV變電站1601線正立式電流互感器、電壓互感器展開色譜周期試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

檢測(cè)結(jié)果顯示，該電流互感器B相油樣檢出C2H2，含量為119.47 μL/L（標(biāo)準(zhǔn)≤2 μL/L），H2含量為477.04 μL/L（標(biāo)準(zhǔn)≤150 μL/L），同時(shí)C1+C2含量為275.23 μL/L（標(biāo)準(zhǔn)≤100 μL/L），懷疑該電流互感器存在內(nèi)部缺陷。

該110 kV變電站為單母分段接線方式，正常運(yùn)行方式下110 kV Ⅰ、Ⅱ段母線采用分列方式運(yùn)行，各臺(tái)主變分供各段母線。1601線運(yùn)行，110 kV分段開關(guān)熱備用，1602線運(yùn)行，110 kV Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行，#1主變110 kV開關(guān)運(yùn)行，#2主變110 kV開關(guān)運(yùn)行。對(duì)1601線電流互感器進(jìn)行更換處理，更換后該線恢復(fù)運(yùn)行。

2 問題分析

該油浸正立式電流互感器主要由油箱、器身、瓷套、金屬膨脹器等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主絕緣為電容式結(jié)構(gòu)，絕緣材料是油浸紙，主絕緣直接繞制在一次繞組上，二次繞組浸在油中，套裝位于電容式絕緣的底部，固定在托架上組成器身。外絕緣大多采用瓷套管，也有采用環(huán)氧管加硅橡膠的[3]。

拆解該電流互感器檢查其整體形態(tài)良好，器身表面發(fā)現(xiàn)P2側(cè)一次導(dǎo)線根部斜紋布帶表面存在炭化痕跡（圖2）。逐層拆除產(chǎn)品主絕緣，拆解過程中發(fā)現(xiàn)P2側(cè)主絕緣存在明顯爬電痕跡，起始點(diǎn)為P2側(cè)導(dǎo)線根部，器身表面的爬電炭化痕跡延伸至第五張主屏倒數(shù)第二張端屏處。

經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)該電容屏軸向高度偏移超出設(shè)計(jì)值100 mm，導(dǎo)致其與一次電位直線絕緣距離減小100 mm（圖3），器身表面的放電痕跡對(duì)應(yīng)該屏的尾部（圖4）。

繼續(xù)拆除產(chǎn)品，檢查其余電容屏表面未見明顯異常。拆除產(chǎn)品主絕緣，一次導(dǎo)電P2側(cè)主絕緣起始爬電位置存在明顯的炭化痕跡，拆除絕緣層后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電管表面存在游離態(tài)的炭化物，表明該出處為發(fā)生爬電現(xiàn)象的起始位置（圖5）。

3 原因分析

根據(jù)拆解結(jié)果，此電流互感器第五張主屏倒數(shù)第二張端屏位置包繞錯(cuò)誤，導(dǎo)致該端屏距高壓屏（零屏）爬電距離減短100 mm，同時(shí)該油浸正立式電流互感器器身采用窄帶電纜紙包繞而成，當(dāng)產(chǎn)品帶電運(yùn)行或進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí)較短的爬電距離易導(dǎo)致高壓屏沿紙帶間隙及電纜紙表面放電，最終在器身主絕緣側(cè)發(fā)展為高壓屏對(duì)異常端屏的放電通路，導(dǎo)致異常端屏電位大幅升高并最終在端屏末端擊穿主絕緣，形成貫穿式的放電點(diǎn)[4]（圖6）。

4 后續(xù)措施

為防范此類互感器事故再次發(fā)生，公司有針對(duì)性地采取了以下措施：

（1）對(duì)2018年該廠家生產(chǎn)的同型號(hào)油浸正立式電流互感器的運(yùn)行情況進(jìn)行排查，對(duì)已投運(yùn)的電流互感器縮短油色譜周期，安排取油試驗(yàn)，根據(jù)油色譜分析結(jié)果確定是否存在類似問題，后續(xù)根據(jù)排查結(jié)果制訂處置方案。

（2）對(duì)公司采購涉及同型號(hào)批次且未投運(yùn)的電流互感器，與生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通后編制計(jì)劃返廠抽選產(chǎn)品進(jìn)行拆解檢查并試驗(yàn)，確定設(shè)備合格后再投入使用。

（3）加強(qiáng)電流互感器的帶電檢測(cè)工作，對(duì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常的電流互感器（溫升、異常、滲油）匯報(bào)相關(guān)部門，及時(shí)妥善處理。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 陸地.一起電容型電流互感器故障的分析[J].大眾用電，2017，32（8）：37-38.

[2] 蔡同甫.高壓油浸正立式電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)技術(shù)研究與制作[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（21）：114.

[3] 熊亮.高壓電容器內(nèi)部放電電阻的測(cè)量方法探討[J].廣西電力，2016，39（4）：29-30.

[4] 李博，盧路，姜自國，等.500 kV SF6電流互感器內(nèi)部放電原因分析[J].山東電力技術(shù)，2016，43（7）：51-52.

收稿日期：2021-08-03

作者簡(jiǎn)介：費(fèi)宇（1979—），男，浙江嘉興人，工程師，研究方向：變電設(shè)備檢修技術(shù)。