高志飛，布 赫，王怡然

(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司烏蘭察布電業(yè)局，內(nèi)蒙古自治區(qū) 烏蘭察布 012000)

1 故障現(xiàn)象

2019年8月27日，220 kV某變電站巡視人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)主變高壓側(cè)203電流互感器A相膨脹器異常頂起2 cm，隨即將該互感器退出運(yùn)行，3號(hào)主變系統(tǒng)停運(yùn)。該互感器為2012年生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)B7-220GYW3高壓電流互感器，額定電壓為220 kV。

設(shè)備退出運(yùn)行后，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員進(jìn)行外觀檢查未發(fā)現(xiàn)滲漏油等異?，F(xiàn)象，隨后打開(kāi)膨脹器發(fā)現(xiàn)有氣體放出，立即取設(shè)備底部油樣進(jìn)行油色譜分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

色譜分析發(fā)現(xiàn)氫氣、乙炔、總烴數(shù)值均超標(biāo)根據(jù)Q/ND1050106—2018《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》三比值法分析，放電類型分別為1，1，0，初步判斷為低能量放電，懷疑本體內(nèi)部存在放電故障，為徹底查清設(shè)備故障原因，將該設(shè)備返廠進(jìn)行解體分析[1-3]。

表1 油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

2 診斷試驗(yàn)

互感器返廠后首先進(jìn)行一、二次接線及外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)滲漏油、放電痕跡等異常現(xiàn)象[1-3]。之后對(duì)互感器進(jìn)行除一次工頻耐壓試驗(yàn)外的全部出廠試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下。

2.1 絕緣電阻測(cè)試

對(duì)互感器進(jìn)行一次繞組對(duì)二次繞組及地、二次繞組之間及對(duì)地、末屏對(duì)二次繞組及地，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2，符合GB/T 20840.1—2010《互感器》標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

表2 絕緣電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2 介質(zhì)損耗因數(shù)及電容值測(cè)試

圖1 介質(zhì)損耗因數(shù)隨電壓變化曲線

表3 升壓和降壓過(guò)程中介質(zhì)損耗因數(shù)及電容值測(cè)試

2.3 互感器油色譜分析

互感器運(yùn)到制造廠首次對(duì)油進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。出廠試驗(yàn)后取互感器頂部、中部、底部油進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。三個(gè)部位油樣數(shù)據(jù)無(wú)明顯差異，與返廠測(cè)試數(shù)據(jù)一致，根據(jù)DL/T722—2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》三比值法分析，放電類型分別為1，1，0，判斷為低能量放電，與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致[5]。

表4 試驗(yàn)前變壓器油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

表5 試驗(yàn)后變壓器油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

2.4 互感器局部放電試驗(yàn)

局部放電試驗(yàn)異常，局放起始電壓為103 kV，局部放電量為73 pC(大于20 pC)，熄滅電壓為53 kV。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果綜合判斷，互感器內(nèi)部存在局部放電。

3 解體過(guò)程與原因分析

3.1 產(chǎn)品解體分析過(guò)程

(1)對(duì)互感器進(jìn)行放油，拆除膨脹器，檢查一次連接情況。一次連接可靠，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，如圖2所示。

(2)拆除互感器二次接線板，檢查二次接線。二次引線連接良好，未見(jiàn)放電痕跡；拆下產(chǎn)品瓷套，檢查末屏端子連接，端子連接可靠，未見(jiàn)放電痕跡，如圖3和圖4所示。

圖2 一次連接處

(3)吊出互感器器身，器身表面整潔無(wú)異物、無(wú)異味；拆除二次線圈并檢查油箱內(nèi)表面，均未見(jiàn)放電痕跡，如圖5所示。

圖3 二次連接處

圖4 末屏連接處

(4)拆除末屏絕緣，檢查末屏表面及引線，末屏包扎良好未見(jiàn)放電痕跡，如圖6所示。

(5)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)器身包扎圖(如圖7所示)。該互感器共有4個(gè)主屏(零屏、1屏、2屏、末屏)，每?jī)蓚€(gè)主屏之間分布有一定數(shù)量端屏，以使屏間電場(chǎng)分布均勻。根據(jù)包扎圖逐層對(duì)器身進(jìn)行拆解，檢查各絕緣層間未見(jiàn)放電點(diǎn)；檢查各電容屏狀態(tài)無(wú)斷裂、放電等異常，對(duì)各電容屏進(jìn)行屏位、屏長(zhǎng)等尺寸測(cè)量測(cè)量值均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖5 器身

圖6 拆除絕緣后的末屏

圖7 設(shè)計(jì)包扎圖

(6)在產(chǎn)品拆解過(guò)程中，使用10 kV西林電橋(型號(hào)：AI-6000E)分別在3 kV和5 kV狀態(tài)下，測(cè)試各主屏對(duì)零屏的介質(zhì)損耗因數(shù)及電容值，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，測(cè)試數(shù)據(jù)如表6所示。

(7)拆除零屏引線及零屏絕緣，零屏引線未見(jiàn)放電痕跡；檢查零屏表面狀態(tài)，在器身 P2 側(cè)距端部 590 mm 處出現(xiàn)電容屏鋁箔環(huán)狀裂紋，裂紋邊緣存在明顯放電痕跡，如圖8和圖9所示。

表6 各主屏對(duì)零屏測(cè)試數(shù)據(jù)

圖8 零屏裂紋處

圖9 零屏裂紋位置

拆除P2側(cè)開(kāi)裂的電容屏，發(fā)現(xiàn)電容屏鋁箔下絕緣存在放電灼燒痕跡(如圖8所示)，而且裂紋下絕緣電纜紙包扎較其他部位明顯松軟，如圖10所示。

圖10 裂紋下部絕緣狀態(tài)

3.2 故障原因分析

(1)LB7-220型電流互感器采用油—紙復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，采用的是等厚度、等電壓、等屏差設(shè)計(jì)原則，各屏間場(chǎng)強(qiáng)分布均勻，在工頻耐受電壓下各屏間場(chǎng)強(qiáng)控制合理；該類型產(chǎn)品在各地廣泛應(yīng)用，經(jīng)過(guò)了二十余年的安全運(yùn)行驗(yàn)證；通過(guò)了國(guó)家電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心的全部型式試驗(yàn)，可排除設(shè)計(jì)原因?qū)е卤敬喂收系目赡苄浴?/p>

(2)根據(jù)解體實(shí)際情況分析，零屏鋁箔上出現(xiàn)的環(huán)狀裂紋是造成本次故障的根本原因。零屏出現(xiàn)裂紋(如圖8和圖9所示)，邊緣形成尖角，造成該處場(chǎng)強(qiáng)畸變，引發(fā)低能量密度的局部放電，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)發(fā)生過(guò)電壓的情況下放電加劇，導(dǎo)致該部位的變壓器油裂解，變壓器油中的溶解氣體含量逐漸增大，最終造成膨脹器異常頂起。

主要原因?yàn)樵谠O(shè)備制造過(guò)程中，工人包扎零屏下部絕緣時(shí)，操作不當(dāng)造成零屏開(kāi)裂部位下方的絕緣包扎相對(duì)較松軟，進(jìn)而在器身干燥過(guò)程中松軟部位絕緣收縮較其他部位嚴(yán)重，局部受力集中；再加上工人對(duì)零屏包扎不當(dāng)，可能造成電容屏出現(xiàn)損傷；二者綜合作用導(dǎo)致零屏鋁箔出現(xiàn)裂紋。在產(chǎn)品運(yùn)輸及長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)品不可避免的存在震動(dòng)，造成缺陷擴(kuò)大，最終形成 2～3 mm 寬的環(huán)狀裂紋。

4 預(yù)防措施及運(yùn)維建議

4.1 對(duì)產(chǎn)品工藝的建議

(1)加強(qiáng)工藝控制，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行半疊絕緣包扎。

(2)將零屏包扎質(zhì)量作為專檢項(xiàng)，特別關(guān)注電容屏包扎質(zhì)量，從根本上杜絕此類問(wèn)題的再次發(fā)生。

(3)提高產(chǎn)品局部放電測(cè)試的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì) 80%工頻耐受電壓下局放量按10pC 控制，提高產(chǎn)品微小缺陷的檢出度。

4.2 運(yùn)行維護(hù)建議

(1)加強(qiáng)在運(yùn)產(chǎn)品油位檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品油位異常升高或超出最大值時(shí)，及時(shí)反饋生產(chǎn)廠家進(jìn)行處理；由于產(chǎn)生的氣體均為可燃性氣體，檢修人員禁止使用金屬工具進(jìn)行放氣處理，以免打火造成安全事故。

(2)在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品有檢修計(jì)劃時(shí)，建議對(duì)互感器進(jìn)行油色譜分析，以便準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

(3)采用紅外測(cè)溫等方式，對(duì)互感器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行帶電檢測(cè)。