黃偉東
摘 要:電流互感器(簡(jiǎn)稱(chēng)“CT”)是電力系統(tǒng)中的重要元件,直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。對(duì)一起220 kV SF6電流互感器發(fā)生故障的原因進(jìn)行了分析,并采取了處理措施,說(shuō)明了常規(guī)絕緣試驗(yàn)不能有效檢測(cè)出隱蔽性缺陷,需要開(kāi)展紅外檢測(cè)和相對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)等項(xiàng)目,以確保電網(wǎng)安全。
關(guān)鍵詞:SF6電流互感器;絕緣試驗(yàn);紅外檢測(cè);介質(zhì)損耗
中圖分類(lèi)號(hào):TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.147
1 電流互感器故障情況
1.1 情況簡(jiǎn)介
某電站選用中山市泰峰電氣有限公司生產(chǎn)的220 kV SF6電流互感器,型號(hào)為L(zhǎng)VQB-220W2,2009-12出廠,2010-04投運(yùn)。在一次日常巡視中,某變電站發(fā)現(xiàn)這臺(tái)220 kV SF6電流互感器的膨脹器異常升高,隨即將其退出運(yùn)行,隔絕了事故隱患,避免事故擴(kuò)大化。
1.2 歷次絕緣試驗(yàn)
經(jīng)查閱該組電流互感器歷次的絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在C相故障發(fā)生前后各相的電容量變化不大。2013年以前,各相之間的介損較為接近。2015年,C相介損比上次增長(zhǎng)約54%,但仍小于國(guó)網(wǎng)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中的注意值0.7%. 故障后,C相介損略微增大,仍在標(biāo)準(zhǔn)注意值范圍內(nèi)。
1.3 故障后的色譜數(shù)據(jù)
GB/T 7252—2010《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中規(guī)定,對(duì)于220 kV電流互感器,乙炔小于等于1 μL/L(注意值),氫氣小于等于150 μL/L(注意值),總烴小于等于100 μL/L(注意值)。由故障后色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,C相各項(xiàng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超注意值。另外,B相的氫氣和總烴遠(yuǎn)超注意值,乙炔與注意值接近,運(yùn)行狀況、歷次絕緣試驗(yàn)均未見(jiàn)異常。利用三比值分析法,B相、C相編碼均為110,判斷為低能放電,不同電位之間的火花放電。表1為電流互感器故障后的色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2 電流互感器解體情況
2.1 結(jié)構(gòu)分析
經(jīng)解體后對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,確定該電流互感器一次繞組為“U”形結(jié)構(gòu),采用油紙電容型絕緣,共有10個(gè)主屏,每個(gè)主屏由導(dǎo)電的電屏(鋁箔)和絕緣紙組成。為使內(nèi)層絕緣易于干燥,鋁箔上有均勻的小孔。其中,最內(nèi)層的電屏(又稱(chēng)“零屏”)與一次繞組直接連接,“U”形結(jié)構(gòu)兩側(cè)的零屏有聯(lián)結(jié)線;最外層的電屏(又稱(chēng)“末屏”“地屏”)通過(guò)編織銅帶引至二次端子箱后接地。為改善電場(chǎng)分布,在2個(gè)主屏端部之間設(shè)有較短的端屏。
一次繞組底部穿有6支鐵芯,每支鐵芯外各繞有1組二次繞組。
2.2 解體情況
將C相電流互感器解體,發(fā)現(xiàn)絕緣油色澤良好,一次繞組串、并聯(lián)接線板未見(jiàn)異常,末屏接地未見(jiàn)異常。
電容屏解體檢查,從第6屏開(kāi)始至第4屏,出現(xiàn)區(qū)域?qū)挾燃s10 cm的X臘,絕緣紙發(fā)硬并有輕微褶皺,鋁箔上未見(jiàn)放電痕跡。“U”形一次繞組表面光滑,無(wú)毛刺及損傷。
解體鐵芯,發(fā)現(xiàn)有部分硅鋼片絕緣損壞,出現(xiàn)過(guò)熱、局部放電現(xiàn)象。
3 故障原因分析
3.1 絕緣紙褶皺
由于電容屏絕緣紙有褶皺部位,所以注油后絕緣層間空隙變成油隙。依據(jù)電場(chǎng)理論,復(fù)合絕緣中電場(chǎng)的分布與介電常數(shù)成反比。絕緣油的介電常數(shù)(約為2.2)比油紙絕緣(約為3.7)要小,而絕緣油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比油紙絕緣低得多。于是,在油紙絕緣中,在交流電壓作用下的油層為薄弱環(huán)節(jié)。油隙被擊穿后,絕緣油產(chǎn)生氣體。電容屏絕緣紙包扎緊密,屏間相對(duì)封閉,初始局部放電產(chǎn)生的氣體向周?chē)鷶U(kuò)散有限,加之X臘進(jìn)一步阻止氣體交換,氣體超出油的溶解能力后形成氣泡。氣體的介電常數(shù)更?。s為1),局部放電發(fā)展為故障區(qū)域大范圍的氣泡放電,油裂解產(chǎn)生大量氣體并析出,致使膨脹器異常升高。
故障初期,局部放電區(qū)域小,產(chǎn)生的氣體少,低電壓介質(zhì)損耗試驗(yàn)反應(yīng)不明顯。
故障晚期,局部放電快速發(fā)展。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),會(huì)因內(nèi)部壓力過(guò)高而發(fā)生爆炸。這個(gè)階段,故障區(qū)域有大量X臘析出、沉積,溫度升高,電流互感器表面出現(xiàn)明顯的溫差。
3.2 鐵芯硅鋼片絕緣損壞
鐵芯中硅鋼片的質(zhì)量不佳,鐵芯損耗大,使得運(yùn)行時(shí)的溫度較高,硅鋼片表面的絕緣漆碳化,層間短路,導(dǎo)致鐵芯損耗進(jìn)一步增大,溫度升高,形成惡性循環(huán)。在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中,絕緣油受熱分解、局部放電產(chǎn)生大量氫氣及部分烴類(lèi),使膨脹器異常升高。電容屏的環(huán)境相對(duì)封閉,油中溶解的氣體不易滲入,介質(zhì)損耗試驗(yàn)反應(yīng)不明顯。
依據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)電流互感油中溶解氣體的分析試驗(yàn)規(guī)定:制造商明確禁止取油樣時(shí),宜作為診斷性試驗(yàn)。實(shí)際運(yùn)行中,電流互感器由于油量少、采用全封閉微正壓結(jié)構(gòu)等原因,廠家要求不用取油樣。而一次對(duì)末屏介損試驗(yàn),測(cè)量介質(zhì)損耗因數(shù)與電容量,末屏介損試驗(yàn)測(cè)量末屏對(duì)二次、外殼的介質(zhì)損耗因數(shù)與電容量,它們主要針對(duì)整體受潮、劣化故障,不能有效地發(fā)現(xiàn)鐵芯過(guò)熱、局部放電導(dǎo)致的油分解缺陷,以及電容屏初期缺陷。這就埋下了一定的安全隱患。
4 電流互感器常見(jiàn)故障分析及處理
由上述案例分析可知,現(xiàn)有的常規(guī)絕緣試驗(yàn)不能有效、靈敏地發(fā)現(xiàn)某些初期的局部放電缺陷;油色譜試驗(yàn)雖可發(fā)現(xiàn)早期缺陷,但由于微正壓的結(jié)構(gòu)等原因不易開(kāi)展。因此,電流互感器的安全運(yùn)行存在隱患。
4.1 異常運(yùn)行的處理
運(yùn)行中的電流互感器可能出現(xiàn)開(kāi)路、發(fā)熱、冒煙、聲響異常、繞組螺栓松動(dòng)等異?,F(xiàn)象。運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)的異常情況判斷處理。比如用試溫蠟片檢查電流互感器的發(fā)熱程度,從聲音和表計(jì)指示情況辨別電流互感器的二次回路是否為開(kāi)路。開(kāi)路時(shí),電流表指示為零,電能表不轉(zhuǎn)、有“嗡嗡”聲,電流互感器本身有“吱吱”的放電聲音或異音,端子排可能燒焦。如果發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象,即認(rèn)為電流互感器二次回路有開(kāi)路故障。運(yùn)行中的電流互感器出現(xiàn)上述故障之一者,應(yīng)立即退出運(yùn)行。
4.2 運(yùn)行中聲音不正?;蜩F芯過(guò)熱的處理
4.2.1 運(yùn)行中聲音不正?;蜩F芯過(guò)熱的原因
運(yùn)行中的電流互感器在過(guò)負(fù)荷、二次回路開(kāi)路、絕緣損壞而發(fā)出的放電等情況下,都會(huì)產(chǎn)生異常聲音;對(duì)于半導(dǎo)體漆涂刷的不均勻造成局部電暈,以及夾緊鐵芯的螺栓松動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生較大的聲音;電流互感器鐵芯過(guò)熱,可能是由于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷或二次回路開(kāi)路引起鐵芯飽和而造成的。
4.2.2 處理措施
在運(yùn)行中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)聲音不正?;蜩F芯過(guò)熱時(shí),首先應(yīng)觀察并通過(guò)儀表等來(lái)判斷引起故障的原因。如果是過(guò)負(fù)荷造成的,應(yīng)將負(fù)荷降低到額定負(fù)載下,并繼續(xù)監(jiān)視和觀察;如果是二次回路開(kāi)路引起的,應(yīng)立即停止運(yùn)行或?qū)⒇?fù)荷降到最低限度;如果是絕緣破壞造成的放電現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)更換電流互感器。
4.3 二次回路開(kāi)路處理
4.3.1 二次回路開(kāi)路的故障現(xiàn)象
由于鐵芯中磁通飽和,在二次側(cè)可能產(chǎn)生高壓(數(shù)千伏至上萬(wàn)伏),在二次回路開(kāi)路點(diǎn)可能有放電現(xiàn)象,出現(xiàn)放電火花及放電聲;鐵芯可能因磁通飽和引起損耗增加而發(fā)熱,使絕緣材料產(chǎn)生異味,并有異常聲音;過(guò)電流互感器二次側(cè)相連接的電流表指示可能搖擺不定或無(wú)指示,電能表轉(zhuǎn)速可能出現(xiàn)異常。
4.3.2 處理措施
在運(yùn)行中,如果發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開(kāi)路,應(yīng)盡可能及時(shí)停電處理。如果不允許停電,應(yīng)盡量降低一次負(fù)載電流,然后在保證人體與帶電體保持安全距離的情況下,用絕緣工具在開(kāi)路點(diǎn)前用短路線將電流互感器二次回路短路,再將故障排除,最后將短路線拆除。在操作過(guò)程中,要有人監(jiān)護(hù),注意人身安全。
5 結(jié)束語(yǔ)
總之,電流互感器承擔(dān)著對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量和保護(hù)的重要任務(wù)。如果嚴(yán)重?fù)p壞,會(huì)造成誤動(dòng)、拒動(dòng),甚至引發(fā)停電。因此對(duì)于互感器的故障,應(yīng)予以必要的重視,對(duì)故障現(xiàn)象、原因進(jìn)行深入分析,并采取相應(yīng)的處理措施,及時(shí)采取技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析,及時(shí)消除事故隱患,避免同類(lèi)事故再次發(fā)生,以保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]王海濱,劉忠順,于豐友.220 kV電流互感器故障分析及防范措施[J].變電檢修技術(shù),2012(01).
[2]羅悅.淺談220 kV電流互感器的故障分析與處理[J].科技展望,2014(18).
〔編輯:劉曉芳〕