摘要：電氣設(shè)備試驗(yàn)維護(hù)是為了發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中設(shè)備的隱患，預(yù)防發(fā)生事故或設(shè)備損壞，是電力設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)工作中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行的有效手段之一。本文通過(guò)對(duì) 3起電容型電氣設(shè)備電流互感器故障的分析，提出了解決的方法。

關(guān)鍵詞：電容型電氣設(shè)備;電流互感器;試驗(yàn);預(yù)防;解決方法

電容型電流互感器、套管等設(shè)備長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，受工作電壓和過(guò)電壓及光、熱、潮氣的作用，故障率在所有高壓電氣設(shè)備中所占比例較大。電容型電流互感器主要有以下故障：

1、一次導(dǎo)電回路過(guò)熱故障

電容型電流互感器的一次導(dǎo)電回路由一次外接線板、內(nèi)接夾件、一次線圈及變比外部改接板等組成。由表1可見(jiàn)，一次導(dǎo)電回路發(fā)熱均是通過(guò)在色譜分析或預(yù)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)。其中 LB型占絕大部分。LB型電流互感器樁頭內(nèi)外結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1。

1- L1樁頭外小瓷套;2- 外瓷套;3- 密封墊;4-內(nèi)側(cè)螺母;5-螺栓;6-鋁線夾件;7- 銅導(dǎo)電桿;8-密封墊;9- 一次線圈

圖1"" L1樁頭內(nèi)外結(jié)構(gòu)示意圖（LB型）

表 1" 一次導(dǎo)電回路過(guò)熱故障色譜及電阻測(cè)試表

設(shè)備名稱(chēng)

171CT - A

173CT- B

173CT- A

151CT- B

型" 號(hào)

LB - 110

LB - 110

LB- 110

LCB- 110 W

CH

17.18

6.60

5.75

112.38

CH

6.68

6.86

14.46

206.48

CH

16.99

2.49

2.14

38.40

CH

0.81

0.00

0.00

4.97

H

108.01

16.20

0.00

215.46

CO

302.74

321.64

235.40

187.24

CO

5099.05

3965.92

2013.40

645.00

總" 烴

41.66

15.95

22.35

362.25

一次導(dǎo)電回路電阻（處理前 /處理后）

1230/392

865/432

1300/559

三比值：002，故障類(lèi)型：高溫過(guò)熱（大于 700）

故障情況

一次外樁頭

接觸不良

一次外樁頭

接觸不良

一次內(nèi)樁頭

接觸不良

一次內(nèi)樁頭

接觸不良

1.1、一次導(dǎo)電回路過(guò)熱故障原因分析

1.1.1" 一次外樁頭接觸不良

在色譜分析中發(fā)現(xiàn)171CT一A，173CT一B總烴未超標(biāo)且較少，但CH4，C2H4占總烴的絕大部分，并含有少量的乙炔（見(jiàn)表1），懷疑存在低溫過(guò)熱。在預(yù)試檢修時(shí)經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)一次回路電阻較正常值高數(shù)倍（見(jiàn)表1），分解測(cè)試內(nèi)外樁頭回路電阻發(fā)現(xiàn)為外接線夾接觸不良，在通過(guò)大電流時(shí)發(fā)熱溫度升高，并通過(guò)導(dǎo)電桿傳入TA內(nèi)部，使油產(chǎn)生低溫分解。經(jīng)處理外接線夾后一次回路電阻恢復(fù)到正常值。

由于一次外樁頭接觸不良而產(chǎn)生的原因主要有以下兒種情況：互感器的一次外樁頭采用鍍銀銅板，而外接引線采用銅鋁設(shè)備線夾，兩者接觸平面不平整，安裝時(shí)又未修平，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，接觸面間產(chǎn)生氧化層;外樁頭接線板的緊固螺栓未擰緊或緊固工藝不當(dāng)造成接觸不良;在用外樁頭L1L2、C1、C2間的連板更改變比時(shí)，未清除這些樁頭間連板表面長(zhǎng)期形成的氧化層，也未檢查和修整接觸平面，連接時(shí)緊固螺栓工藝不當(dāng);每年預(yù)防性電氣試驗(yàn)拆裝引線樁 頭，因拆裝工藝不當(dāng)或?yàn)榉乐够ジ衅鳂额^拆裝時(shí)受力變形，有時(shí)只拆除開(kāi)關(guān)側(cè)或刀閘側(cè)樁頭，由于導(dǎo)線的自重作用力使互感器引線板彎曲變形。

一次外樁頭接觸不良溫度較高部位在TA外部，通過(guò)一次導(dǎo)電桿將熱量傳入TA內(nèi)，所以在TA內(nèi)的溫度不太高，因而產(chǎn)生的特種氣體也較少，主要為并可通過(guò)一次回路電阻分解測(cè)試發(fā)現(xiàn)

1.1.2一次樁頭接觸不良

在后一年度的色譜分析中發(fā)現(xiàn)173GT- A，151CT-B的總烴中主要含有乙烯，有的總烴嚴(yán)重超標(biāo)，后經(jīng)檢查分析均為一次內(nèi)樁頭接觸不良。其中151CT- B最具有典型意義：該TA于1月投入運(yùn)行，在當(dāng)年8月24日的年度色譜分析中發(fā)現(xiàn)異常，并且氣體增長(zhǎng)速度很快，乙烯占總烴的60﹪左右，乙炔超標(biāo)。打開(kāi)TA頂蓋后發(fā)現(xiàn)L1的內(nèi)側(cè)螺母松動(dòng)，用手也可輕易擰下，內(nèi)側(cè)密封墊已部分碳化并有明顯放電痕跡。分析為L(zhǎng)1的內(nèi)側(cè)螺母出廠未擰緊或在運(yùn)輸途中松動(dòng)，在運(yùn)行中由于電動(dòng)力的作用內(nèi)側(cè)螺母更加松動(dòng)，從而使該部分回路電阻增大，在通過(guò)運(yùn)行電流時(shí)嚴(yán)重發(fā)熱使油分解和產(chǎn)生局部放電。

由于一次內(nèi)樁頭接觸不良而產(chǎn)生的原因主要有以下兒種情況：收緊螺栓松動(dòng)，使一次線圈線夾與外接導(dǎo)電銅桿間松動(dòng)，因接觸不良而過(guò)熱，螺栓松動(dòng)的原因是廠方組裝時(shí)未擰緊或運(yùn)輸振動(dòng)所致;外接線銅桿與線夾件內(nèi)接弧面二者不同心，減少了有效接觸面;線夾件為鋁材，與接線銅桿材料熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)一次大電流通過(guò)時(shí)，兩者發(fā)熱量不相等，而鋁線夾夾口單壁較薄，強(qiáng)度不高，易造成鋁線夾變形，使接觸面內(nèi)過(guò)熱，造成惡性循環(huán)，引起嚴(yán)重過(guò)熱;每年預(yù)試拆

外樁頭板引線時(shí)，用力不當(dāng)或工藝不對(duì)會(huì)使外樁頭板轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)接線導(dǎo)電銅桿在線夾內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，引起接觸不良。

一次內(nèi)樁頭接觸不良溫度較高部位在TA內(nèi)部，嚴(yán)重發(fā)熱部位浸在油中，使油發(fā)生分解并有輕微局部放電，主要特種氣體為、并伴有乙炔?？赏ㄟ^(guò)一次回路電阻分解測(cè)試發(fā)現(xiàn)具體部位，在打開(kāi)TA頂蓋后均能輕易找到發(fā)熱部位，及時(shí)處理。

2、電流互感器受潮故障

2.1" 電流互感器進(jìn)水受潮

電流互感器在運(yùn)行中由于油箱銹蝕、密封膠墊老化或者金屬膨脹器受損等原因造成大氣中的水分可輕易進(jìn)入電流互感器，從而導(dǎo)致電流互感器受潮，這種受潮故障的主要特征為介損和微水超標(biāo)。外界水分進(jìn)入電流互感器內(nèi)部造成的受潮故障在運(yùn)行中較為少見(jiàn)，并可通過(guò)介損測(cè)試和微水分析輕易發(fā)現(xiàn)。

2.2電容屏受潮故障

電容屏受潮主要原因?yàn)殡娏骰ジ衅髟诔鰪S之前干燥不徹底，電容屏內(nèi)層存有潮氣，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后，潮氣不斷外滲，導(dǎo)致電容屏主至觸暴整體受潮，介損超標(biāo)。

在預(yù)試檢修中發(fā)現(xiàn)220 kV 261CT-B的介損超標(biāo)，歷年介損測(cè)試及色譜分析見(jiàn)表2表3。

從表2、3中可以看到雖然 220 kV 261號(hào)CT – B的介損超標(biāo)，但色譜分析正常，為了能正確找到CT介損超標(biāo)的原因，又對(duì)261號(hào)CT作了高電壓介損試驗(yàn)。具體情況見(jiàn)表4表、5;圖 2、圖 3;

表 2"" 261CT色譜及微水分析

設(shè)備名稱(chēng)

型" 號(hào)

CH

CH

CH

CH

H

CO

CO

總" 烴

微水（10）

A

LCLWD3- 220

15.19

4.12

3.39

0.00

31.25

620.95

1590.32

22.70

6

B

11.31

3.31

2.02

0.00

11.73

665.40

1649.25

16.64

6

C

16.41

3.05

1.36

0.00

30.29

709.69

1917.10

20.82

5

表 3" 261CT歷年 10 kV試驗(yàn)電壓下介損

時(shí)間（年）

A年

B年

B年復(fù)測(cè)

A年

B年

B年復(fù)測(cè)

A

0.3

0.4

0.6

824

820

815

B

0.4

0.7

1.5

823

829

817

C

0.3

0.4

0.6

797

803

790

表 4"""" 261CT - ATA 介損試驗(yàn)

電壓（kV）

10

20

30

40

50

60

70

80

電壓升

0.53

0.49

0.46

0.44

0.43

0.39

0.35

0.33

電壓降

0.53

0.5

0.47

0.45

0.43

0.39

0.36

0.33

（PF）升

846.5

842

836.4

842.3

842.5

833.2

841.8

8.34

（PF）降

844.2

837.6

836.4

833.5

831.6

833.2

841.8

8.34

最大互差（升）

-0.2

最大互差（降）

-0.2

表 5"" 261CT - B介損試驗(yàn)

電壓（kV）

10

20

30

40

50

60

70

80

電壓升

1.49

1.39

1.37

1.3

1.27

1.21

1.14

1.09

電壓降

1.51

1.46

1.39

1.3

1.27

1.21

1.14

1.09

（PF）升

835.4

837.6

836.4

842.3

842.5

846.5

841.8

851.7

（PF）降

835.4

837.6

836.4

842.3

842.5

846.5

841.8

851.7

最大互差（升）

-0.4

最大互差（降）

-0.42

圖 2" 261CT- A 介損電壓曲線

圖3""" 261CT - B介損電壓曲線

根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性實(shí)驗(yàn)規(guī)程》DL/T596-1996中規(guī)定220 kV油紙電容型TA在常規(guī)試驗(yàn)下（Us= 10 kV）時(shí)%≤0 8，當(dāng)隨試驗(yàn)電壓由10 kV升到/√3時(shí)，tg8%的增量超過(guò)±0.3%，不應(yīng)繼續(xù)運(yùn)行。由前面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，261 CT B相而tg8%>0.8%，∣△tg8%∣>0.3%，而A相的試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格（tg8%<0.8%，∣△tg8%∣<0.3%）.至于tg8%=f（u）曲線的下降特性，根據(jù)有關(guān)資料指出是由于油中離了的遷移，被纖維阻攔所致，并指出，如tg值很大，且隨電壓的上升而下降很多，則必須考慮絕緣污染的問(wèn)題，應(yīng)予報(bào)廢。西林電橋測(cè)得的tg值與電壓峰值時(shí)的有功電流幅值成正比，當(dāng)有功電流波形的諧波分量嚴(yán)重后，對(duì)應(yīng)于電壓峰值時(shí)的電流幅值減小，這時(shí)測(cè)得的tg值下降。互感器有功電流的諧波分量是由油中離了運(yùn)動(dòng)所阻攔而引起的。在交流低電壓作用下，在紙纖維的油層中，離了沿電場(chǎng)方向的來(lái)回運(yùn)動(dòng)距離，小于油層厚度，紙纖維不能阻攔離子的自由運(yùn)動(dòng)，反映為正弦波的有功電流;在較高電壓作用下，離子的運(yùn)動(dòng)受到紙纖維的阻攔，表現(xiàn)為諧波有功電流，顯然，油中離子型雜質(zhì)（包括水分）的增加，反映為互感器總損耗的有功電流波形的諧波分量加重。由此可以得出結(jié)論，互感器tg值隨電壓上升而明顯下降，并不代表絕緣特性的好轉(zhuǎn)，卻正是絕緣劣化的表現(xiàn)。這種現(xiàn)象通過(guò)解體實(shí)例也發(fā)現(xiàn)有些顆粒狀雜質(zhì)。而在試驗(yàn)中互感器的電容量的變化不大，證明電容屏問(wèn)的絕緣沒(méi)有擊穿現(xiàn)象。

初步分析為上述故障是由于電流互感器一次對(duì)末屏主絕緣電容芯了內(nèi)部水分雜質(zhì)由于真空干燥不徹底所致。為什么上述電流互感器在運(yùn)行了十多年后才表現(xiàn)為電容屏受潮致使介損超標(biāo)，這是因?yàn)椋弘娙菪碗娏骰ジ衅鞯闹鹘^緣是由多層電纜紙和很簿的鋁箔每層交替問(wèn)隔制成的電容型絕緣，如果在出廠前纏繞過(guò)程中，由于外界因索，如絕緣紙受潮、纏繞絕緣紙的車(chē)間濕度大等原因，而使電容屏受潮，電容型電流互感器干燥時(shí)，外層絕緣的潮氣易于排除，而內(nèi)層則不易，使靠近電容芯了的電容屏內(nèi)層存有潮氣。當(dāng)內(nèi)層干燥不徹底而外層可能相對(duì)已干燥，那么進(jìn)行介損試驗(yàn)時(shí)，如圖4所示。

C- - -完好部分電容量""""" C- - - 一次對(duì)末屏的總電容量

圖 4" C1--- 受潮部分電容量

tg=

由于C1遠(yuǎn)大于C2，則tg，即測(cè)量介損由于干燥絕緣的電容量相對(duì)較小受潮絕緣由于水分的電容率大，其相應(yīng)電容量較大），此時(shí)測(cè)得的綜合介損主要反映電容量較小的外層干燥部分的介損值，因而相對(duì)較小。且電容量Cx值也小于串聯(lián)元件中最小電容量元件的電容量，即小于外層干燥部分的電容量。又由于電容屏纏繞緊密，電容屏內(nèi)層存有潮氣是很難在短對(duì)問(wèn)內(nèi)散發(fā)的，只有經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，潮氣不斷外滲，擴(kuò)散均勻，體積增大，此時(shí)介損測(cè)量值才不斷增加，介損增加，損耗也增加;損耗增加，發(fā)熱多，反而使介損增加得更快，如此惡性循環(huán)，導(dǎo)致介損急劇增加而至超標(biāo)。這也是滬州電業(yè)局上電流互感器在運(yùn)行十多年才表現(xiàn)受潮的原因。

這類(lèi)故障主要特征為色譜、微水分析正常，但介損超標(biāo)，做高電壓介損測(cè)試時(shí)介損值隨電壓的升高而降低，且tg﹪的增量超過(guò)-0.3%。

3、電容芯子內(nèi)局部放電故障

110 kV 131 CT-A為L(zhǎng)B2- 110型電流互感器，在進(jìn)行年度的絕緣油色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)總烴嚴(yán)重超標(biāo)，馬上停電后進(jìn)行高壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其10 kV電壓下的介損超標(biāo)，后又測(cè)試高電壓介損，發(fā)現(xiàn)介損值隨電壓和溫度的變化而變化很大，且隨電壓的上升和下降相對(duì)應(yīng)試驗(yàn)電壓點(diǎn)介損不重合，具體情況見(jiàn)表6、7、8，圖5。

圖5"" 131CT- A 介損電壓曲線

表 5"" 絕緣油色譜分析（單位：ul/L）

名" 稱(chēng)

相" 別

日" 期

CH

CH

CH

CH

H

CO

CO

總" 烴

131號(hào)

A

7- 18

557.91

22.25

1650.73

3.87

15157.34

132.86

89891.64

2234.77

表 7" 10 kV介損

名" 稱(chēng)

相" 別

日" 期

溫" 度

tg﹪

C（p F）

131號(hào)

A

7- 18

40

3.993

971.31

7- 19

28

2.250

772.87

表 7"" 131 CT- A高電壓介損

電壓（kV）

10

20

30

40

50

60

電壓升

1.693

1.955

2.167

2.47

2.888

3.441

電壓降

1.684

2.22

2.879

3.413

3.63

3.441

（PF）升

786.93

859.95

863.47

867.54

876.77

887.49

（PF）降

862.99

897.21

873.70

882.46

888.59

887.49

最大互差（升）

+1.748

最大互差（降）

+1.757

根據(jù)色譜分析，H2、CH4為主要特征氣體，并有 C2H2產(chǎn)生，分析原因是由于運(yùn)行時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)（十多年）絕緣劣化、電容芯內(nèi)存在氣隙，氣隙在局部固體絕緣介質(zhì)沿面上的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)一定數(shù)值以上時(shí)，就會(huì)引起局部放電。這種放電并不立即形成貫穿性通道，但長(zhǎng)期的局部放電，會(huì)使絕緣的劣化損傷逐步擴(kuò)大，形成惡性循環(huán)，最終造成總烴和介損增長(zhǎng)較快并且超標(biāo)，高電介損測(cè)試結(jié)果也印證了這點(diǎn)。

這類(lèi)故障主要特征為色譜分析異常，主要特征氣體為H2CH4，嚴(yán)重的伴有少量C2H2，介損超標(biāo)。做高電壓介損測(cè)試時(shí)介損值隨電壓的升高而升高，且tg﹪的增量超過(guò)+0.3﹪在試驗(yàn)電壓達(dá)到局部放電起始電壓時(shí)，tg﹪急劇增高，當(dāng)逐步降低電壓時(shí)，tg﹪將高于各相應(yīng)電壓下的值，直至氣隙放電熄滅，曲線成為閉合環(huán)狀。

1-正常絕緣;2-電容屏內(nèi)存在局部放電;3- 嚴(yán)重進(jìn)水受潮;4-電容屏內(nèi)存在粒子性雜質(zhì)

圖6" 電容型電流互感器tg﹪-u曲線

4.結(jié)論

通過(guò)遇到的110 ～220 kV電容型電流互感器的故障實(shí)例及分析，可以看到一次直流電阻測(cè)試、色譜分析、介損測(cè)試（特別是高電壓介損測(cè)試）在電容型電流互感器的過(guò)熱、受潮、局部放電等故障分析中的重要性。

（1）一次回路過(guò)熱故障分為一次外樁頭接觸不良和一次內(nèi)樁頭接觸不良。一次外樁頭接觸不良表現(xiàn)為色譜分析主要特征氣體是CH4、C2H2，一次內(nèi)樁頭接觸不良主要特種氣體為C2H2并伴有乙炔。一次回路過(guò)熱故障可通過(guò)一次回路電阻分解測(cè)試發(fā)現(xiàn)具體部位，及時(shí)處理。

（2}電流互感器受潮故障分為嚴(yán)重進(jìn)水受潮和電容屏由于在出廠之前干燥不徹底受潮故障。嚴(yán)重進(jìn)水受潮故障的主要特征為介損和微水超標(biāo)，高電壓介損測(cè)試時(shí)tg﹪-u曲線如圖3曲線3，電容屏由于在出廠之前干燥不徹底受潮故障主要特征為色譜、微水分析正常，但介損超標(biāo)，做高電壓介損測(cè)試時(shí)介損值隨電壓的升高而降低，且tg﹪的增量超過(guò)-0.3 ﹪，

tg﹪-u曲線如圖6曲線4。

（3）電容芯了內(nèi)局部放電故障主要特征為色譜分析異常，主要特征氣體為H2CH4，嚴(yán)重的伴有少量C2H2，介損超標(biāo)。做高電壓介損測(cè)試時(shí)介損值隨電壓的升高而升高，且tg﹪的增量超過(guò)+0.3﹪，tg﹪-u曲線如圖3曲線2。

作者簡(jiǎn)介：

李思堯（1986—），男。江西安義人，供職于深圳供電局有限公司，研究方向：配電電力電纜。