醫(yī)學(xué)教程 倒立式電流互感器常見故障及異常原因分析

倒立式電流互感器

常見故障及異常原因分析生產(chǎn)廠家傳奇電氣(沈陽(yáng))有限公司德國(guó)TRENCH上海MWB江蘇思源赫茲互感器有限公司大連互感器有限公司上海TRENCH沈變互感器廠

一、倒立式電流互感器常見廠家情況二次電流互感器總烴超標(biāo)；220kV電流互感器內(nèi)部故障；電流互感器色譜異常；220kV電流互感器爆炸，色譜異常；220kV電流互感器爆炸，色譜異常2、倒立式電流互感器出現(xiàn)的異常及故障情況倒立式正立式二次繞組在上部二次繞組在下部二、倒立式電流互感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)1.膨脹器外罩2.排氣塞3.膨脹器位置指示器4.金屬膨脹器5.高壓絕緣6.二次繞組7.一次端子8.儲(chǔ)油柜9.瓷套10.底座11.二次端子盒12.二次端子13.注放油塞2、優(yōu)點(diǎn)：通過改變一次繞組連接方式可得到1:2:4三種電流比；正立式互感器只有兩種電流比。頭部?jī)?chǔ)油柜焊接密封，防滲漏油效果明顯。一次導(dǎo)體較短，與正立式相比容易滿足較高動(dòng)熱穩(wěn)定電流的要求，同時(shí)也不需要接一次過電壓保護(hù)器。由于一次繞組沒有電容屏，也不存在正立式一次“U”型底部受潮故障現(xiàn)象，因此接母差保護(hù)時(shí)可任意選擇二次保護(hù)卷。P1P266kV正立式倒立式結(jié)構(gòu)二次繞組和鐵心二次繞組鐵心220kV及以上正立式P1P2

3、缺點(diǎn)：由于二次繞組和鐵心在互感器的頭部，使得互感器重心較高。

《110（66）～500kV互感器技術(shù)規(guī)范》中2.10款，要求電流互感器的運(yùn)輸過程中不能有嚴(yán)重震動(dòng)、顛簸和沖撞現(xiàn)象。

由于體積較小，內(nèi)部絕緣的變壓器油很少（約正立式同電壓等級(jí)的60%），不能長(zhǎng)期采油樣化驗(yàn)。

對(duì)于需要采油樣的倒立式互感器，采油數(shù)次后要進(jìn)行補(bǔ)油。

3、缺點(diǎn)：從結(jié)構(gòu)原理上說，倒立式電流互感器優(yōu)點(diǎn)多于正立式，但由于對(duì)其工藝和材料要求比較嚴(yán)格，因此國(guó)內(nèi)很多廠家都不把這種結(jié)構(gòu)的互感器作為主打產(chǎn)品推向市場(chǎng)。上海MWB及德國(guó)原裝的倒立式電流互感器在國(guó)內(nèi)也發(fā)生過很多次異常。4、二次繞組外屏蔽二次繞組試驗(yàn)合格后，放置在球狀屏蔽罩內(nèi)，屏蔽罩為鋁合金材料二次引線通過引線管引到CT底部二次引線管二次繞組屏蔽罩屏蔽罩5、二次繞組外絕緣包扎產(chǎn)品的主絕緣包在二次繞組屏蔽罩外，因此這部分的絕緣材料非常關(guān)鍵。二次引線管為Φ44鋁合金管，中間部分紙包絕緣內(nèi)加26層電容屏，絕緣厚度32.5mm。電容屏

這批互感器是1998年沈變互感器廠生產(chǎn)，1999年投入運(yùn)行，2000年發(fā)現(xiàn)油中總烴超標(biāo)，而且H2含量很高，沒有乙炔。這批產(chǎn)品為沈變互感器廠首批生產(chǎn)的倒立式電流互感器。2001年在大連第一互感器廠解體檢查。解體檢查發(fā)現(xiàn)二次包主絕緣電纜紙層間有大量凝固的X-臘，分析原因?yàn)楫a(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成局部位置場(chǎng)強(qiáng)分布高度集中，絕緣油在電場(chǎng)的作用下，分解出烴類氣體，同時(shí)生成X-臘。三、倒立式電流互感器異常及故障情況原因分析（一）倒立式電流互感器異常原因分析（二）互感器異常原因分析

1、異常的發(fā)現(xiàn)：

運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)幾臺(tái)互感器膨脹器有漏油、變形和油位普遍升高現(xiàn)象，于是對(duì)所有電流互感器進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)這批互感器中有13臺(tái)H2嚴(yán)重超標(biāo)，并伴有一定的CH4產(chǎn)生。立即停止運(yùn)行，并將這批互感器全部返廠。（1）抽樣情況在全部返廠的60臺(tái)電流互感器中，共挑選了39臺(tái)有代表性的產(chǎn)品進(jìn)行了高壓試驗(yàn)，其中帶過電的9臺(tái)，未帶過點(diǎn)的30臺(tái)。在帶過電的9臺(tái)互感器中，7臺(tái)H2大于10000ppm，1臺(tái)H2為84ppm，1臺(tái)沒有H2；試驗(yàn)項(xiàng)目為局部放電、介損和溫升試驗(yàn)。（見明細(xì)表）不帶電的30臺(tái)互感器全部做了局部放電試驗(yàn)和介損試驗(yàn).所有抽查到的互感器介損全部合格。2、返廠檢查情況（2）試驗(yàn)情況7臺(tái)H2嚴(yán)重超標(biāo)的互感器（10000ppm以上），局放試驗(yàn)加壓剛到30kV時(shí)，放電量就全部大于10000pC。對(duì)其中2臺(tái)進(jìn)行了抽真空脫氣，H2含量由原來24619ppm/12798ppm，降低到1890ppm/735ppm，可以加壓到72.5kV，這時(shí)的局部放電量為5000～8000pC。說明這批互感器局部放電量與內(nèi)部產(chǎn)生的氣體多少有關(guān)對(duì)其中2臺(tái)2×600/5A的互感器做了溫升試驗(yàn)，加電流740A（額定電流600A的1.2倍），試驗(yàn)時(shí)間大于5小時(shí)，各端子溫升全部合格。沒帶電過的30臺(tái)互感器，電壓加到72.5kV時(shí)，局部放電量均不大于5pC，全部合格。

說明沒帶過電的互感器通過局部放電、介損試驗(yàn)是檢測(cè)不出來的（3）解體情況現(xiàn)場(chǎng)兩次共解體檢查了5臺(tái)色譜嚴(yán)重超標(biāo)的產(chǎn)品，解體檢查情況如下：甘泉二線B相其中3臺(tái)，發(fā)現(xiàn)支桿頸部外絕緣表面有黑色痕跡，經(jīng)鑒定，為鑄鋁外殼的擦痕。母聯(lián)C相、所內(nèi)B相，也發(fā)現(xiàn)有同樣的黑色擦痕。母聯(lián)C相進(jìn)一步解體，發(fā)現(xiàn)甘泉二線B相、所內(nèi)B相等4臺(tái)互感器二次引線管電容屏多層有裂紋，而且這些裂紋全部在同一側(cè)的同一個(gè)位置。母聯(lián)B相，解體發(fā)現(xiàn)一次導(dǎo)電管P1側(cè)有過熱跡象，經(jīng)確認(rèn)為P1接線端子氬弧焊時(shí)用濕麻布降溫時(shí)殘留水份造成，不是運(yùn)行中過熱產(chǎn)生。檢查二次繞組鐵心全部使用新硅鋼片，接頭較少，沒有過熱痕跡。絕緣材料與包扎

主絕緣采用的是德國(guó)奧斯龍紙業(yè)公司生產(chǎn)的德莎牌絕緣材料，二次引線管部分使用的是樂山瑞松紙業(yè)生產(chǎn)的絕緣材料，變壓器油采用的是克拉瑪依45#油。（4）原因分析1、通過以上的試驗(yàn)和部分產(chǎn)品的解體檢查情況，可以確定的是這批互感器出廠試驗(yàn)項(xiàng)目全面，指標(biāo)合格，現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)也全部合格，但帶電后部分互感器內(nèi)部開始產(chǎn)生H2，說明這部分產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)了一般試驗(yàn)無(wú)法檢測(cè)到的隱藏缺陷，這一點(diǎn)通過局部放電試驗(yàn)、介損試驗(yàn)以及色譜分析得到確認(rèn)。2、通過對(duì)9臺(tái)異常互感器進(jìn)行高壓試驗(yàn)、5臺(tái)解體檢查可以確認(rèn)這批互感器產(chǎn)生H2、CH4升高的原因?yàn)槎我€管的電容屏裂紋而產(chǎn)生低能放電，造成電容屏裂紋的主要原因是由于互感器受到了嚴(yán)重的搖擺或沖擊。3、關(guān)于油位普遍升高問題，是由于廠方交貨時(shí)，按運(yùn)行單位要求互感器內(nèi)部注油偏多，由于氣候變暖，油位普遍升高，屬于正?，F(xiàn)象。4、產(chǎn)生互感器二次引線管屏裂的主要環(huán)節(jié)，應(yīng)該在設(shè)備出廠后，到設(shè)備安裝到構(gòu)架上這段時(shí)間內(nèi)。而這段時(shí)間只有運(yùn)輸和卸車兩個(gè)主要環(huán)節(jié)。電容屏產(chǎn)生裂紋的主要原因（1）由于場(chǎng)站外約700米的道路嚴(yán)重坑洼不平，倒立式互感器由于其重心高的特點(diǎn)，經(jīng)過這段道路時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重?fù)u擺和顛簸，造成部分互感器二次引線管電容屏在中部發(fā)生局部裂紋。（2）互感器進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，施工單位在卸車過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)施工地面不平，部分互感器發(fā)生了傾倒，造成一定的機(jī)械損傷，以致電容屏開裂。其中3臺(tái)返廠更換了一次導(dǎo)桿，但沒有更換內(nèi)絕緣。經(jīng)了解并確認(rèn)，入場(chǎng)前道路有約700米的嚴(yán)重坑洼路段，互感器受到顛簸；在現(xiàn)場(chǎng)卸車時(shí)，部分互感器發(fā)生了傾倒。因此，最后確定造成這批互感器電容屏產(chǎn)生裂紋的主要原因?yàn)橐韵聝煞矫妫杭夹g(shù)參數(shù)，頭部重量約100kg，引線管長(zhǎng)1103mm，裂屏均發(fā)生在距尾端530～670mm間，而且均在10層以上,電容屏長(zhǎng)350mm?；ジ衅鲀A倒時(shí)受力情況模擬圖。油二次繞組和鐵心一次繞組二次引線管F傾倒時(shí)的受力分析電容屏1103（三）220kV倒立式互感器爆炸及異常原因分析1、故障經(jīng)過變電站運(yùn)行人員聽到戶外有爆炸聲，檢查發(fā)現(xiàn)220kV場(chǎng)區(qū)一主一次B相電流互感器上部?jī)?chǔ)油柜爆炸開裂并著火。8時(shí)03分，消防隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)將火撲滅(著火時(shí)間1小時(shí)20分)。2、設(shè)備基本情況

該變電站220kV共有3臺(tái)電流互感器，全部為倒立式結(jié)構(gòu)，型號(hào)為L(zhǎng)VB－220W2，***互感器有限公司2007年4月出廠，2007年11月29日投運(yùn)。秋檢中發(fā)現(xiàn)其中的Ｂ相互感器乙炔達(dá)到153ppm（注意值為1ppm），經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，該電流互感器膨脹器已經(jīng)完全脹開，外殼落在互感器的構(gòu)架上，膨脹器上蓋落在距該互感器10米遠(yuǎn)處。儲(chǔ)油柜沿焊接面完全開裂，上半部?jī)A斜，可見內(nèi)部二次線包被火大面積燒黑跡象，二次包絕緣紙、電容屏、等電位連線多處燒斷。3、故障原因分析通過以上檢查，可以斷定該互感器為內(nèi)部故障所引起，初步認(rèn)定其直接原因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量問題：（1）該互感器故障現(xiàn)象可以看出，二次繞組屏蔽罩外絕緣紙燒損，局部有散花炸開狀，可以初步判定為主絕緣擊穿故障。（2）解體檢查發(fā)現(xiàn)一次繞組導(dǎo)電桿對(duì)二次屏蔽罩間有明顯放電痕跡，說明此處主絕緣存在薄弱點(diǎn)，致使一次電壓經(jīng)薄弱點(diǎn)向二次屏蔽罩放電（接地），放電電弧造成內(nèi)部絕緣油壓力突然升高，致使互感器頭部?jī)?chǔ)油柜炸開，變壓器油與空氣接觸，在短路電弧的作用下，起火。4、異常相互感器解體檢查情況（1）色譜異常返廠的互感器，解體前試驗(yàn)，結(jié)果為：介質(zhì)損失角:10kV下小于0.3%（出廠值0.19％），但加壓到30kV時(shí)，數(shù)據(jù)非常大，無(wú)法讀數(shù)。局部放電：加壓到153kV時(shí)，放電量達(dá)到10000以上。（2）扒開二次引線管絕緣，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)電容屏（由外向內(nèi)）在距離底部1600mm處鋁鉑有裂紋，但沒有完全斷開；（3）繼續(xù)向下檢查，發(fā)現(xiàn)第二層，在相同位置電容屏整個(gè)圓周完全斷裂約10mm，且在電容屏斷裂處有放電痕跡。在相同位置，在第三層、第四層第五層均有同樣斷裂和放電。由于二次引線管外包電容屏及絕緣紙?jiān)谕粋€(gè)位置都有10mm寬的裂縫，說明此部位受到作用力方向相反、強(qiáng)大的拉力，經(jīng)討論分析，可產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因如下：由于引線管、電容屏和絕緣紙的膨脹系數(shù)不同，在加熱干燥過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力在為了得到釋放，造成此處開裂；在互感器芯柱干燥和安裝過程中，由于倒立干燥和吊裝，吊車在升高和降落過程中，進(jìn)行反復(fù)的急停和加速，電容屏受到軸向沖擊力的作用，導(dǎo)致電容屏和絕緣層被拉開，產(chǎn)生斷裂。（4）產(chǎn)生異常的原因

500kV變電站220kV金石乙線A相電流互感器發(fā)生爆炸并起火，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)互感器儲(chǔ)油柜炸開并起火，儲(chǔ)油柜上半部分連同膨脹器完全脫落，支持磁套中間部位炸碎。16時(shí)10分，經(jīng)消防隊(duì)員進(jìn)行了滅火。

1、故障經(jīng)過（四）220kV倒立式互感器爆炸及異常原因分析

該變電站220kV電流互感器為上海MWB公司生產(chǎn)的充油倒立式產(chǎn)品，為全密封結(jié)構(gòu)，不允許用戶自行采油樣。該互感器故障原因?yàn)閮?nèi)部主絕緣擊穿造成的。產(chǎn)生主絕緣擊穿的主要原因?yàn)樵摦a(chǎn)品在制造過程中，二次線圈屏蔽罩外包絕緣局部沒有達(dá)到工藝要求，毛刺、雜質(zhì)等，致使互感器在運(yùn)行中電場(chǎng)分布不均勻，產(chǎn)生局部放電，最后主絕緣擊穿。2、產(chǎn)生故障的原因3、色譜異常原因分析

由于金石乙線互感器出現(xiàn)爆炸起火事故后，安排該站所有220kV倒立式電流互感器取油樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)45臺(tái)互感器中，17臺(tái)色譜出現(xiàn)異?；蛟鲩L(zhǎng)較快，而且部分互感器總烴超過150ppm，其中主要成分為H2、甲烷、乙烯，2臺(tái)有少量乙炔。同時(shí)重新對(duì)所有互感器的交接試驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行了審查，發(fā)現(xiàn)大部分互感器介質(zhì)損失角交接試驗(yàn)成績(jī)與出廠值對(duì)比有較大變化，最大增加77%。根據(jù)以上情況，與廠方協(xié)商，廠方愿意將全部互感器進(jìn)行更換和返廠修理。

H2升高的原因

廠家認(rèn)為由于互感器的金屬脫氫工藝沒有處理好，致使不銹鋼材料與絕緣油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生H2。所有返廠產(chǎn)品全部更換了金屬膨脹器。

介質(zhì)損失角增大的原因

由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件與制造廠試驗(yàn)室條件相差較大，如現(xiàn)場(chǎng)的空氣濕度、鹽密度、屏蔽及溫度等等，對(duì)介損值的影響較大。通過互感器返廠后重新試驗(yàn)，驗(yàn)證了這個(gè)說法基本正確。四、防止倒立式電流互感器出現(xiàn)問題異常的注意事項(xiàng)1、倒立式互感器由于頭重腳輕的特點(diǎn)，按照規(guī)定220kV及以上的倒立式互感器必須臥倒運(yùn)輸，并且要求加裝沖撞記錄儀進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)視。部分制造廠在運(yùn)輸過程中，很少有對(duì)運(yùn)輸?shù)缆诽崆膀?yàn)道并采取相應(yīng)措施，而新建變電站場(chǎng)區(qū)內(nèi)外一般路況都不好，極易造成倒立式互感器在這段路面發(fā)生損傷，如上述互感器出現(xiàn)的二次引線管電容屏斷裂故障等。2、部分制造廠在裝配環(huán)節(jié)上還存在一定的問題，如吊裝、浸油后靜放時(shí)間及出廠試驗(yàn)等。3、認(rèn)真審核互感器設(shè)備的交接試驗(yàn)。由于制