干式電容型電流互感器電容屏斷裂原因分析及預(yù)控措施

張 浩，豆河偉，郭 宇

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司 榆林供電公司，陜西 榆林 719000）

1 電容式電流互感器構(gòu)成

干式電容型電流互感器主要由一次繞組、二次繞組、箱體、底座、均壓罩、出線端子、硅膠傘裙等部件組成，如圖1所示。

圖1 電容式電流互感器結(jié)構(gòu)示意

干式電容型電流互感器內(nèi)部絕緣一般采用聚四氟乙烯薄膜纏繞而成，電容屏用金屬箔鋪設(shè)在絕緣層上作為極板，兩者多次交替包繞形成同軸圓形電容結(jié)構(gòu)，使沿徑向和軸向的電場分布均勻，提高了一次繞組的擊穿電壓，外護(hù)套及硅橡膠傘群構(gòu)成一次繞組的外絕緣。地屏引出線是與最末一層電容屏相連的金屬線或金屬片，通過與地電位連接，使最末層電容屏處于地電位，也稱為地屏[1-4]。

2 設(shè)備解體

2.1 設(shè)備運行工況

2021年11月，某變電站開關(guān)跳閘，母差保護(hù)裝置告警動作，現(xiàn)場對一、二次設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)干式電容型電流互感器C相炸裂燒損，其余設(shè)備正常。該電流互感器為LGB-110型干式電流互感器，2020年7月生產(chǎn)。

2.2 設(shè)備外觀檢查

干式電容性電流互感器C相燒損后，組織人員通過外觀檢查分析，發(fā)現(xiàn)本次互感器箱體內(nèi)部發(fā)生爆炸，箱體嚴(yán)重變形，一次導(dǎo)體絕緣護(hù)套有一處炸裂缺口，如圖2所示。

圖2 電流互感器C相炸裂

2.3 解體檢查

為查找故障具體原因，組織專家對干式電容型電流互感器進(jìn)行解體檢查，解體前對該互感器爆裂及燒蝕情況進(jìn)行近距離的觀察，發(fā)現(xiàn)箱體上表面有多處電弧燒蝕點，一次導(dǎo)體外護(hù)套有一處炸裂口，2處位置接近，初步分析判斷此處在故障時發(fā)生電弧閃絡(luò)接地，如圖3所示。

圖3 干式電流互感器外觀

通過進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)電流互感器箱體膨脹，箱體一條邊裂開，判斷互感器內(nèi)部在事故發(fā)生過程中產(chǎn)生過大量氣體，進(jìn)而導(dǎo)致箱體膨脹裂開，如圖4 所示。

圖4 箱體炸裂情況

打開箱體后，發(fā)現(xiàn)箱體內(nèi)部只有熏黑的痕跡，沒有電弧閃絡(luò)燒蝕痕跡，一次導(dǎo)體在箱體內(nèi)部的部分有一處爆裂口，如圖5所示。

圖5 箱體內(nèi)部情況

將箱體完全拆除后，整體檢查，發(fā)現(xiàn)該互感器一次導(dǎo)體僅有2處爆裂口，位置接近，分別位于箱體的外部和內(nèi)部，如圖6所示。

圖6 箱體拆除后的裂口情況

進(jìn)一步對2處爆裂口進(jìn)行逐層解體，發(fā)現(xiàn)爆裂口2并沒有燒蝕到一次導(dǎo)體，僅表面的幾層電容屏和絕緣層被燒黑。而爆裂口1燒蝕很深，所有電容屏均被燒穿，在一次導(dǎo)桿表面燒蝕出一個直徑約2 cm的洞，如圖7所示。

圖7 一次導(dǎo)體燒蝕孔洞情況

對該燒蝕點周圍的電容屏逐層檢查發(fā)現(xiàn)，最內(nèi)側(cè)的幾層電容屏出發(fā)現(xiàn)大面積的電容屏鋁箔破損、缺失，聚四氟乙烯絕緣薄膜完好，沒有熔化的金屬碎屑，應(yīng)為生產(chǎn)加工過程中存在電容屏缺失不完整的情況，并非故障時的電弧燒蝕所致，如圖8所示。

圖8 電容屏缺失情況

此外，在解體中未發(fā)現(xiàn)該電流互感器內(nèi)部有進(jìn)水受潮現(xiàn)象，且末屏引下線處完好無損，如圖9所示。

圖9 末屏引下線接線處外觀

3 原因分析

（1）互感器發(fā)生在故障前，天氣情況良好，無大風(fēng)大雨等異常天氣，可以排除外部原因?qū)е碌脑O(shè)備故障。

（2）在對設(shè)備解體過程中，未發(fā)現(xiàn)絕緣外護(hù)套有密封工藝不良的地方，內(nèi)部也沒有發(fā)現(xiàn)滲水痕跡，可以排除因進(jìn)水導(dǎo)致的內(nèi)部閃絡(luò)。

（3）現(xiàn)場解體發(fā)現(xiàn)1號裂口燒蝕情況最為嚴(yán)重，且該位置距離箱體上燒蝕的點處位置接近，判斷故障時的接地電弧由此處接地，電弧入地點為處于地電位的金屬箱體。箱體內(nèi)部的2號裂口為故障發(fā)生后絕緣護(hù)套內(nèi)部產(chǎn)生的大量氣體膨脹導(dǎo)致，并進(jìn)一步導(dǎo)致箱體膨脹裂開，而非故障接地點。

（4）根據(jù)調(diào)查，該站在2021年8月26日也曾發(fā)生一起故障情況和位置與本次高度類似的電流互感器爆炸事故，2次事故的互感器為同廠家、同批次產(chǎn)品。

1號裂口導(dǎo)體燒蝕處周邊多層電容屏存在鋁箔缺失不完整的現(xiàn)象，從現(xiàn)場解體情況來看，并非電弧燒蝕所致，應(yīng)是在生產(chǎn)加工過程中該處電容屏已經(jīng)不完整。

根據(jù)干式電流互感器的結(jié)構(gòu)，主絕緣由10多層的電容串聯(lián)而成，一次對地電壓均勻地分布在各層之間。如果電容屏存在不完整或者缺失情況，則會導(dǎo)致該處的電場引起畸變，使得絕緣在高電壓和不均勻的電場下長時間運行而發(fā)生劣化，最終導(dǎo)致?lián)舸瑩舸┧查g產(chǎn)生很高的壓力，在絕緣內(nèi)部因無法釋放而導(dǎo)致爆炸。

4 預(yù)防措施

運維維護(hù)預(yù)防措施：（1）日常運維中加強局放檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的絕緣缺陷；（2）督促生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)流程中工藝中的環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，對生產(chǎn)人員、材料選擇、工藝選用及質(zhì)檢流程加強管理；（3）對同廠家、同批次的在運電流互感器進(jìn)行排查，避免后期再次出現(xiàn)類似故障。

5 結(jié) 論

通過對干式電容型電流互感器電容屏斷裂解體進(jìn)行檢查和分析，查找出了互感器炸裂擊穿的原因，確認(rèn)本次互感器故障的主要原因是電容屏繞制過程中由于繞制工藝不良導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障，設(shè)備使用單位應(yīng)加強該類型設(shè)備入網(wǎng)檢測和日常運維檢測。