徐鵬，崔光魯，甘強(qiáng)，陳昊，張海華，譚風(fēng)雷

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

電流互感器是電力系統(tǒng)保護(hù)及測(cè)量的主要設(shè)備，其可靠運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定有著重要影響[1-5]。近年來，油浸式電流互感器在運(yùn)行過程中事故頻發(fā)[6-9]，相伴隨的設(shè)備停役與電網(wǎng)運(yùn)行方式變更，給相關(guān)地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了壓力，在全社會(huì)用電量長(zhǎng)期保持在高水平的大背景下，對(duì)電流互感器故障成因、衍變過程、發(fā)展趨勢(shì)展開研究具有格外重要的意義[10-15]。

文獻(xiàn)[16]針對(duì)一起某500 kV油浸倒立式電流互感器故障，結(jié)合同批次產(chǎn)品試驗(yàn)情況分析故障成因，對(duì)設(shè)備的絕緣損壞預(yù)警具有重要的意義。文獻(xiàn)[17]基于油浸倒立式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)產(chǎn)品工藝及運(yùn)行特性展開，得出了事故可能存在的原因。文獻(xiàn)[18]從油浸倒立式電流互感器絕緣設(shè)計(jì)的3個(gè)關(guān)鍵部位出發(fā)，對(duì)電流互感器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生缺陷的原因展開分析，具有重要參考價(jià)值。

上述文獻(xiàn)從不同角度對(duì)油浸式電流互感器的結(jié)構(gòu)工藝、缺陷產(chǎn)生以及故障衍變展開論述，對(duì)于提升設(shè)備的專業(yè)管理水平具有重要指導(dǎo)意義。本文針對(duì)500 kV油浸式電流互感器批次缺陷展開調(diào)查，基于多種方法的綜合運(yùn)用，研判故障原因，并提出相應(yīng)的建議措施，為同類型設(shè)備的運(yùn)維決策及故障診斷提供參考。

1 情況簡(jiǎn)介

2020年11月，某500 kV變電站5043、5042間隔停電檢修期間，通過色譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)50431電流互感器乙炔含量:A相為0.1μL/L、B相和C相為0；50421電流互感器乙炔含量:A相為0.1μL/L、B相和C相為0。

50421、50431電流互感器2002年出廠，2003年投運(yùn)。50421、50431電流互感器相別對(duì)應(yīng)編號(hào)見表1。

表1 50421、50431電流互感器相別對(duì)應(yīng)編號(hào)

由于該型號(hào)電流互感器存在安全隱患，結(jié)合停電完成更換，將拆除的設(shè)備返回廠家進(jìn)行試驗(yàn)、拆解及分析。

2 返廠診斷試驗(yàn)

2002/880154、 2002/880156、 2002/880163、2002/880165共計(jì)四臺(tái)電流互感器返廠。其中，2002/880163、2002/880165產(chǎn)品返廠取油樣后拆解，2002/880154、2002/880156產(chǎn)品返廠進(jìn)行診斷試驗(yàn)后拆解。四臺(tái)產(chǎn)品返廠后油樣檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 四臺(tái)產(chǎn)品返廠后油樣檢測(cè)結(jié)果 μL

返廠后四臺(tái)產(chǎn)品油樣復(fù)測(cè)結(jié)果顯示油中均存在微量乙炔。分別對(duì)2002/880154、2002/880156產(chǎn)品進(jìn)行高壓介損及電容量測(cè)試、交流耐壓試驗(yàn)和局放測(cè)試、雷電沖擊、操作沖擊試驗(yàn)等診斷試驗(yàn)，未見明顯異常。沖擊后補(bǔ)做局放測(cè)試，結(jié)果見表3。根據(jù)局放測(cè)試結(jié)果，初步判斷放電位置位于電流互感器器身高壓屏與中間屏之間或者直線段電容部分。為進(jìn)一步查明電流互感器油中乙炔含量異常原因，對(duì)四臺(tái)產(chǎn)品進(jìn)行解體檢查。

表3 平衡法測(cè)試局放結(jié)果

3 解體分析

四臺(tái)產(chǎn)品解體檢查主要流程如下:放油→拆除膨脹器→拆除二次端子箱→拆除密封板→檢查二次引線→拆除一次導(dǎo)體→吊出器身并拆除外殼→檢查器身高壓屏→尋找可能存在的擊穿點(diǎn)，并在擊穿點(diǎn)附近逐層撥開絕緣紙→電容屏解體檢查。

該電流互感器器身由外向內(nèi)布置依次為高壓電容屏、中間電容屏和鐵心罩殼。高壓電容屏外部有一層皺紋紙，與絕緣油配合形成高壓屏與儲(chǔ)油柜之間的絕緣。高壓電容屏由兩層半導(dǎo)體紙和夾在半導(dǎo)體紙中間銅帶層構(gòu)成，高壓電容屏與中間電容屏、中間電容屏與鐵心罩殼之間布置一定厚度的電纜紙，與絕緣油配合，構(gòu)成了電流互感器的主絕緣。

為便于定位放電點(diǎn)，定義時(shí)鐘概念如圖1所示。面對(duì)電流互感器正立時(shí)P1側(cè)，以器身中心位置為表盤中點(diǎn)，順時(shí)針走向，器身頂部為0點(diǎn)鐘，鐵心屏蔽罩殼與二次引線管連接位置，即器身“脖子”處為6點(diǎn)鐘。

圖1 時(shí)鐘定義示意圖

3.1 2002/880163產(chǎn)品拆解

解體檢查發(fā)現(xiàn)，2002/880163產(chǎn)品P1和P2之間高壓屏外弧面存在明顯放電痕跡，放電點(diǎn)位于弧面7點(diǎn)方向。器身表面7—9點(diǎn)方向存在大面積黑色痕跡，如圖2所示。

圖2 弧面放電痕跡及黑色痕跡

左側(cè)放電點(diǎn)貫穿一層皺紋紙、一層半導(dǎo)體紙，至半導(dǎo)體紙下方對(duì)應(yīng)位置的銅帶錫焊處結(jié)束，未傷及銅帶下部的半導(dǎo)體紙；右側(cè)放電點(diǎn)貫穿一層皺紋紙、一層半導(dǎo)體紙，一層銅帶以及銅帶下部的一層半導(dǎo)體紙，半導(dǎo)體紙對(duì)應(yīng)位置下部的電纜紙表面存在斑點(diǎn)狀黑色碳化痕跡。

檢查儲(chǔ)油柜內(nèi)，發(fā)現(xiàn)與器身放電位置相對(duì)應(yīng)的下儲(chǔ)油柜內(nèi)部存在放電痕跡，如圖3所示。且儲(chǔ)油柜內(nèi)部放電位置下部存在局部黑色痕跡，與器身表面的黑色痕跡位置相對(duì)應(yīng)，疑似器身與下儲(chǔ)油柜擠壓、摩擦所致。

胸段椎管內(nèi)硬膜外腔血腫(thoracic spinal epidural hematoma,TSHE)是一種少見疾病，起病急，易發(fā)生截癱或其他不可逆神經(jīng)損害，一旦發(fā)生后果往往很嚴(yán)重，早期準(zhǔn)確診斷具有重要意義。現(xiàn)將筆者所在醫(yī)院近期發(fā)生的1例處理經(jīng)過和體會(huì)報(bào)告如下。

圖3 器身與儲(chǔ)油柜對(duì)應(yīng)位置放電痕跡及黑色痕跡

3.2 2002/880165產(chǎn)品拆解

2002/880165產(chǎn)品器身高壓屏皺紋紙表面可見大量黑色痕跡，位于器身7—8點(diǎn)方向，未見明顯放電跡象，如圖4所示。

圖4 皺紋紙表面黑色痕跡

P1側(cè)三角區(qū)腳環(huán)電纜紙表面可見一處疑似放電痕跡，位于器身6—7點(diǎn)方向，距離P1側(cè)“脖子”處直線距離約40 cm，未貫穿該層電纜紙，對(duì)應(yīng)疑似放電痕跡位置上部半導(dǎo)體紙未見明顯異常，下部電纜紙表面存在斑點(diǎn)狀黑色碳化痕跡。

3.3 2002/880154產(chǎn)品拆解

2002/880154產(chǎn)品P1和P2之間外弧面可見多處針狀小孔，針狀小孔位于弧面7—8點(diǎn)方向，如圖5所示。

圖5 弧面針狀小孔

共有5處區(qū)域出現(xiàn)針狀小孔，小孔成排排列，對(duì)應(yīng)位置為銅帶邊緣，部分小孔已貫穿皺紋紙。初步認(rèn)為器身與儲(chǔ)油柜接觸，擠壓、磨損所致。

3.4 2002/880156產(chǎn)品拆解

2002/880156產(chǎn)品P1和P2之間外弧面可見小范圍黑色痕跡，位于弧面7—8點(diǎn)方向，如圖6所示。皺紋紙表面磨損嚴(yán)重，兩層皺紋紙壓接處存在一穿孔，皺紋紙壓痕位置對(duì)應(yīng)下部半導(dǎo)體紙存在擠壓、褶皺現(xiàn)象。

圖6 弧面黑色痕跡

P1側(cè)8—9點(diǎn)方向電纜紙表面存在一處疑似放電點(diǎn)，未貫穿電纜紙，對(duì)應(yīng)位置上部半導(dǎo)體紙及下部第二層絕緣紙未見放電痕跡。

3.5 與同期開展解體的其他同型產(chǎn)品對(duì)比

同期開展的同型號(hào)500 kV A變電站編號(hào)2000/411039、2000/411040、2000/411041產(chǎn)品，500 kV B變電站編號(hào)2000/411026產(chǎn)品解體，檢查儲(chǔ)油柜內(nèi)部及器身未見擠壓、摩擦痕跡。產(chǎn)品儲(chǔ)油柜內(nèi)部墊塊布置如圖7—8所示。

圖7 A變電站產(chǎn)品儲(chǔ)油柜內(nèi)部墊塊布置

圖8 B變電站產(chǎn)品儲(chǔ)油柜內(nèi)部墊塊布置

A、B變電站(以下簡(jiǎn)稱A、B變)產(chǎn)品儲(chǔ)油柜內(nèi)部墊塊集中布置，墊塊對(duì)應(yīng)器身位置為P1和P2之間弧面3—5點(diǎn)方向、7—9點(diǎn)方向。

圖9 本次解體產(chǎn)品儲(chǔ)油柜內(nèi)部墊塊布置

同期開展解體的其他同型產(chǎn)品放電、擠壓情況對(duì)比見表4。

綜合以上結(jié)果得出某500 kV變電站50431、50421電流互感器器身與儲(chǔ)油柜之間存在不同程度的磨損。其中2002/880163和2002/880154產(chǎn)品器身磨損較為嚴(yán)重，2002/880156和2002/880165產(chǎn)品磨損程度次之。

由于該批電流互感器儲(chǔ)油柜內(nèi)墊塊未集中布置，導(dǎo)致器身P1和P2之間弧面與下儲(chǔ)油柜間隙較小，在安裝或者長(zhǎng)距離運(yùn)輸過程中弧面6～9點(diǎn)位置與儲(chǔ)油柜存在不同程度的擠壓、摩擦，使器身表面損傷。

4 結(jié)語

電流互感器器身與儲(chǔ)油柜之間的擠壓、摩擦造成局部皺紋紙損傷，由于高壓屏距離儲(chǔ)油柜較近，在高頻過電壓下局部皺紋紙發(fā)生擊穿產(chǎn)生微量乙炔，在乙炔產(chǎn)生的同時(shí)，放電伴隨的高溫可能造成半導(dǎo)體紙的碳化擊穿，進(jìn)而造成電纜紙的損傷。

為提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，提出如下建議:

1)梳理現(xiàn)役同型號(hào)油浸倒立式電流互感器近期油色譜情況，做好隱患排查工作，根據(jù)排查結(jié)果制定差異化運(yùn)檢管控措施。

2)對(duì)于排查結(jié)果異常的電流互變器，用圍欄進(jìn)行隔離、警示，通過智能巡檢手段每日三次巡視、測(cè)溫。每月開展一次紅外精確測(cè)溫，如確需人工巡視的，應(yīng)遠(yuǎn)離隱患電流互變器，在安全觀察點(diǎn)使用望遠(yuǎn)鏡、相機(jī)等輔助設(shè)備開展，同時(shí)盡量避開早上和傍晚溫差較大的時(shí)段。

3)優(yōu)化排查結(jié)果異常電流互變器的停電修試策略，針對(duì)設(shè)備陪停但暫時(shí)不具備更換條件的同型號(hào)電流互變器，采取逢停即開展診斷性試驗(yàn)的策略，診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)增加色譜及含水量檢測(cè)，根據(jù)診斷結(jié)果確定整改重點(diǎn)，合理安排更換計(jì)劃。