高 闊，于 虹，郭鐵橋

（1.華北電力大學(xué) 云南電網(wǎng)公司研究生工作站，昆明 650217；2.云南電力研究院 高壓研究所，昆明 650217；3.華北電力大學(xué) 機(jī)械工程系，保定 071003）

電流互感器的安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行有著重要意義，在現(xiàn)場(chǎng)施工安裝中應(yīng)給予充分保證［1］。對(duì)于配網(wǎng)側(cè)電流互感器的常用檢測(cè)方法有耐壓、絕緣電阻、局部放電等分析方法以及出廠試驗(yàn)、定檢預(yù)試等，這些方法僅能了解缺陷的外部物理參數(shù)和所處的大致區(qū)域，而不能對(duì)設(shè)備內(nèi)部缺陷或故障進(jìn)行定位和定性，不利于制定檢修策略。

1 X射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

X射線檢測(cè)技術(shù)作為工業(yè)射線檢測(cè)的重要手段，廣泛應(yīng)用于材料測(cè)試、食品檢測(cè)、制造業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工等方面［2］。X射線無(wú)損檢測(cè)成像技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)膠片成像技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)熒光體成像CR技術(shù)（Computer Radiography）和數(shù)字?jǐn)z影成像DR技術(shù)（Digital Radiography）的發(fā)展過(guò)程［3］。

X射線數(shù)字成像DR技術(shù)是目前最先進(jìn)的數(shù)字成像技術(shù)，它比傳統(tǒng)膠片成像技術(shù)和數(shù)字存儲(chǔ)熒光體成像CR技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)［4］，其具有成像質(zhì)量高、速度快、可以做到實(shí)時(shí)成像顯示并能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)［5］。由于干式電流互感器全封閉式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)法對(duì)其缺陷類型進(jìn)行分析。X射線數(shù)字成像技術(shù)DR能夠在設(shè)備不停電、不解體的情況下，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行透照，直觀、可視地確定缺陷位置、程度和性質(zhì)。因此，DR檢測(cè)技術(shù)為電力設(shè)備的故障檢測(cè)提供了一種新的思路和方法。

2 故障試驗(yàn)分析

某供電局220kV變220kV號(hào)1主變壓器第I套保護(hù)比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，220kV號(hào)1主變220 kV側(cè)201，110kV側(cè)101，35kV側(cè)301斷路器跳閘。發(fā)生故障后，首先對(duì)相關(guān)電流互感器的二次回路進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，懷疑為電流互感器的故障導(dǎo)致的事故，于是對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)性檢測(cè)，觀察其是否存在缺陷。該電流互感器為電磁式環(huán)氧樹(shù)脂絕緣的全封閉式結(jié)構(gòu)，常規(guī)檢測(cè)僅能了解其缺陷的大致故障區(qū)域，具體的缺陷形式和發(fā)生故障的原因無(wú)法做出分析。因此，筆者綜合常規(guī)的電流互感器故障檢測(cè)方法和X射線數(shù)字成像方法，制定了一套詳細(xì)的故障試驗(yàn)檢測(cè)流程。

首先選取B相TA（電流互感器）進(jìn)行對(duì)比分析，B相TA與C相TA為同一廠家的同一批次產(chǎn)品。然后對(duì)故障TA進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，觀察其絕緣狀態(tài)是否正常。然后對(duì)故障TA按照其銘牌規(guī)定的要求進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。接著對(duì)故障TA進(jìn)行勵(lì)磁試驗(yàn)，測(cè)得其拐點(diǎn)電壓、拐點(diǎn)電流以及該電流互感器在25和27℃時(shí)的電阻換算值。在不同電壓等級(jí)下進(jìn)行局放試驗(yàn)，觀察故障TA局放圖譜。并在不同電壓等級(jí)下觀察其紫外成像圖和紅外成像圖，看是否存在明顯放電現(xiàn)象或局部明顯過(guò)熱現(xiàn)象。

在以上試驗(yàn)過(guò)程均無(wú)法發(fā)現(xiàn)缺陷位置和類型后，使用X射線數(shù)字成像DR檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行X射線透照，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果遇特殊情況無(wú)法繼續(xù)后續(xù)試驗(yàn)的，直接用X射線成像系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

2.1 絕緣電阻測(cè)量

對(duì)損壞的C相TA與未損壞的B相TA進(jìn)行了絕緣電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

通過(guò)絕緣電阻測(cè)試，可以明確C相TA一次繞組與二次繞組直接絕緣擊穿。由于絕緣已被擊穿，后續(xù)耐壓試驗(yàn)、勵(lì)磁試驗(yàn)、局放試驗(yàn)等無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。故對(duì)故障TA進(jìn)行X射線透照，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

表1 絕緣電阻測(cè)試結(jié)果 MΩ

2.2 X射線數(shù)字成像檢測(cè)

對(duì)C相TA及B相TA進(jìn)行X射線成像檢測(cè)，按圖1所示對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行布置。設(shè)置的X射線機(jī)的參數(shù)為：曝光時(shí)間2s，采集次數(shù)4次，電壓300 kV，電流3.0mA，焦距750mm。

圖1 電流互感器X射線成像檢測(cè)設(shè)備布置圖

試驗(yàn)所選用的平板探測(cè)器為GE公司生產(chǎn)的DXR 250V型成像板，其基本參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 平板探測(cè)器的基本參數(shù)

通過(guò)觀察拍攝到的兩個(gè)TA的X射線成像圖像可以看出，B相TA的二次繞組引線位于TA底部，比較整齊，環(huán)氧樹(shù)脂澆注整齊，無(wú)氣泡、雜質(zhì)等。而C相TA的二次繞組引線飛出，有部分引線交疊并呈現(xiàn)彎曲，引線比較凌亂，并且發(fā)現(xiàn)二次引線距離一次側(cè)銅板過(guò)近。圖4為對(duì)比銘牌在X射線圖像上找到的C相TA二次繞組引線與二次出線端子的對(duì)應(yīng)圖。

圖2 B相TA的X射線成像

圖3 C相TA的X射線成像

圖4 C相TA二次繞組引線與二次出線端子對(duì)應(yīng)圖

從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，1S1端子的二次引出線距一次繞組較近，初步推斷為由于該位置擊穿導(dǎo)致C相TA擊穿。通過(guò)觀察X射線圖像可知，該電流互感器質(zhì)量存在制造固有缺陷，由于在澆注前未對(duì)二次引線進(jìn)行固定或者固定不牢靠，導(dǎo)致在澆注中二次引線飛出，距離一次端過(guò)近，并且發(fā)現(xiàn)二次端的引線是以對(duì)折結(jié)構(gòu)的形式封閉在環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)，可能存在應(yīng)力，導(dǎo)致在澆筑后二次引線在此處形成空穴，引起局部放電。一旦局部放電形成，在孔穴處會(huì)產(chǎn)生活性氣體（臭氧、氧化氮）腐蝕局部絕緣，造成不可恢復(fù)的損傷，隨著腐蝕程度的逐漸加大，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，造成絕緣性能的不斷下降，最終導(dǎo)致突發(fā)性絕緣擊穿短路，造成主變差動(dòng)保護(hù)［6－7］。

2.3 解體后觀察

為了驗(yàn)證X射線檢測(cè)的正確性，對(duì)C相TA進(jìn)行了解體觀察（圖5）。

圖5 C相TA解體圖

圖6 C相TA局部放電通道示意圖

由圖5解體圖片觀察分析，在故障TA二次繞組1S1處出現(xiàn)大量的碳化痕跡，如圖6所示，并在解體過(guò)程中伴有異味氣體溢出。通過(guò)觀察解體后二次繞組1S1處周圍的環(huán)氧樹(shù)脂碎塊（圖5）發(fā)現(xiàn)，其二次繞組引線周圍存在明顯的空隙，碎塊表面并有大量的爬電痕跡存在，驗(yàn)證了在電流互感器解體前，僅憑X射線圖像分析的事故原因。

2.4 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)對(duì)35kV環(huán)氧樹(shù)脂型電流互感器的故障試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)了該互感器在制造工藝中出現(xiàn)的問(wèn)題，并對(duì)其造成的影響進(jìn)行了分析。驗(yàn)證了用X射線數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)對(duì)配網(wǎng)側(cè)固體絕緣設(shè)備透視檢測(cè)的可能性。利用該技術(shù)能夠在電流互感器不解體、不停電的前提下，配合電流互感器缺陷的常規(guī)檢測(cè)方法，準(zhǔn)確、快速地診斷出缺陷方式和性質(zhì)，為配網(wǎng)側(cè)電力設(shè)備的故障診斷提供了新的方法，同時(shí)該技術(shù)為設(shè)備狀態(tài)檢修和輔助決策提供了依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

建議在今后的設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)過(guò)程中，加入X射線數(shù)字成像技術(shù)的檢測(cè)，在常規(guī)檢測(cè)方法無(wú)法檢測(cè)出異常的情況下，對(duì)入網(wǎng)電流互感器進(jìn)行抽檢。通過(guò)對(duì)入網(wǎng)設(shè)備的X射線透視圖像觀察其是否存在制造工藝等類型的問(wèn)題，避免以后帶來(lái)的突發(fā)事故。同時(shí)由于X射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng)具有在設(shè)備不停電、不拆卸的情況下進(jìn)行檢測(cè)的特點(diǎn)，針對(duì)正在運(yùn)行的配網(wǎng)側(cè)電流互感器進(jìn)行部分抽檢，對(duì)容易發(fā)生的故障的重點(diǎn)部位進(jìn)行多角度拍攝。

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