倒置式電流互感器運行狀況分析及提高安全運行性能的建議

1、運行維護 倒置式電流互感器運行狀況分析及 提高安全運行性能的建議王世閣(遼寧省電力有限公司,遼寧 沈陽 110006摘要 :分析了倒置式電流互感器的故障實例 , 并從運行維護和生產(chǎn)制造兩個方面提出一些建議 。關鍵詞 :倒置式電流互感器 ; 事故 ; 運行中圖分類號 :TM406文獻標識碼 :B 文章編號 :1001-8425(2009 09-0064-05 Operation Analysis of Inverted Current Transformer and Sugges -tion to Improve Operational SafetyWANG Shi-ge(Liaoning El

2、ectric Power Co., Ltd. , Shenyang 110006, China Abstract :The fault examples of inverted current transformer are analyzed. The sugges -tions in operation maintenance and manufacture are presented.Key words :Inverted current transformer ; Fault ; Operation1引言近些年 , 常規(guī)油浸正立式電流互感器出現(xiàn)了一 些問題 , 此類互感器還存在如制造時材

3、料及絕緣油 的消耗量較大 、 成本較高等缺點 。 隨著電力系統(tǒng)容量 的不斷增大 , 該類型互感器滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求 也有一定困難 。 因此 , 倒置式電流互感器進入電網(wǎng)運 行的數(shù)量越來越多 。油浸倒置式電流互感器有一定的優(yōu)越性 , 如 :絕 緣油量和材料量消耗較小 , 成本較低 ; 一次導體短 , 動熱穩(wěn)定性較好 ; 頭部采用焊接結構 , 減少了密封 面 ; 二次繞組置于鐵心罩殼內(nèi) , 一次繞組從中穿過 , 其漏抗較小 ; 主絕緣包在二次繞組上 , 一次繞組通過 大電流時 , 有利散熱 ; 通過改變一次繞組連接可得到 三種電流比等 。 但對該類互感器的制造工藝要求較 高 , 手工包扎絕緣的分

4、散性較大 , 材料的選用也更嚴 格 , 運行中油位的控制更需謹慎 、 嚴格 , 對運輸穩(wěn)定 性要求更高等 。本文中筆者對電流互感器運行狀況進行了簡要 分析 , 其中也列舉了一些倒置式電流互感器的故障 情況 , 并提出了一些建議 。 目的在于提高制造質(zhì)量 , , 的發(fā)生 。2互感器運行狀況分析截止到 2007年末 , 國網(wǎng)公司系統(tǒng)擁有 66kV 及 以上電流互感器 209125臺 , 其中油浸式電流互感器 約占 3/4, GIS 型電流互感器占 13.45%, 其余為氣體和 干式電流互感器 。 電流互感器擁有量如表 1所示 。在油浸式電流互感器中 , 500kV 和 220kV 互感 表 1國網(wǎng)

5、公司系統(tǒng)電流互感器擁有量表電壓等級/kV油浸式 氣體式 干式 GIS 型 合計 7500001212 5002984294820115617694 33050765003961553 220411855333167708953774 110967408794483116942127307 66156935178636194289131209125所占比率/%75.048.542.9613.45100 Table 1Quantity of current transformers in State Grid system2009年 9月 TRANSFORMER September 2009王世閣

6、:倒置式電流互感器運行狀況分析及提高安全運行性能的建議第 9期 式結構 。國網(wǎng)公司 2000年至 2007年對系統(tǒng)內(nèi)互感器事 故的統(tǒng)計情況如表 2所示 。 由表 2可知 , 2000年至 2008年共發(fā)生電流互 感器事故 53臺次 , 其中 500kV 互感器為 23臺次 , 占總臺次的 43.4%; 220kV 互感器為 21臺次 , 占總 臺次的 39.6%; 110kV 互感器為 9臺次 , 占總臺次的17%。 可見 500kV 電流互感器的事故率是最高的 , 220kV 次之 。 500kV 電流互感器的事故近 3/4發(fā)生在氣體互感器上 。油浸式電流互感器事故 26臺次 , 其中絕大多

7、數(shù) 事故發(fā)生在正立式互感器上 。 氣體絕緣互感器事故 為 26臺次 , 其中 500kV 為 17臺次 , 占總事故次數(shù) 的 65.4%, 220kV 為 7臺 次 , 占 總 事 故 次 數(shù) 的26.9%, 110kV 為 2臺次 。 在所發(fā)生的事故中 , 互感器 瓷套或儲油柜發(fā)生爆炸或著火的約占 56%, 說明事故造成的危害是巨大的 , 后果也很嚴重 。3倒置式電流互感器事故實例及分析3.1故障實例【 實例 1】 2006年 11月 21日 , 220kV 某變電站 四源線 B 相電流互感器 (型號為 LVB-220W2, 在現(xiàn) 場進行絕緣油更換后投入運行 。 運行 3天后 , 發(fā)生互 感

8、器主絕緣高壓屏與地屏間絕緣擊穿 , 油大量 、 迅速 分解 , 內(nèi)部壓力增加 , 膨脹器爆炸起火 。 分析原因為 :現(xiàn)場進行絕緣油更換時 , 未能滿足換油的工藝要求 , 加之制造本身可能存在的缺陷 , 引發(fā)了事故的發(fā)生 ?！?實例 2】 2007年 6月 28日 , 110kV 某變電站 725線路 B 相電流互感器 (型號為 LVB-110, 2007年 5月生產(chǎn) , 6月投入運行 , 在送電過程中發(fā)現(xiàn)有明顯, 等電位連接片接觸不良 ?！?實例 3】 2008年遼寧省某 220kV 變電站 66kV 倒立式電流互感器 (型號為 LVB-66W H 2含量偏 高 , 其中曾經(jīng)運行過的互感器中

9、, 有 7臺 H 2大于 10000L/L。 局放試驗加壓到 30kV 時 , 放電量就全部大于 10000pC 。 對其中 2臺進行了抽真空脫氣處理 , H 2含 量 由 原 來 的 24619L/L和 2798L/L, 降 低到 1890L/L和 735L/L, 局部放電量試驗加壓 至 72.5kV 時為 5000pC 8000pC 。 說明這批互感器 局部放電量與內(nèi)部產(chǎn)生的氣體有關 。 經(jīng)返廠檢查 :部 分互感器的支柱電容屏有開裂現(xiàn)象 , 開裂的電容屏 在運行中發(fā)生局部放電 , 導致 H 2的不斷增長 。 電容 屏開裂情況如圖 1所示 。 電容屏開裂是由于該變電 站為新建變電站 , 站外

10、約 700m 的道路嚴重凹凸不 平 , 倒立式互感器直立運輸 、 重心高 , 經(jīng)過這段道路 時 , 發(fā)生嚴重搖擺和顛簸 , 造成部分互感器立柱部分 電容屏在中部發(fā)生局部裂紋 ?！?實例 4】 2008年 9月 22日 , 遼寧某 220kV 變 電 站 秋 檢 時 , 發(fā) 現(xiàn) 其 中 的 B 相 互 感 器 C 2H 2達 到153L/L(注意值為 1L/L, 為防止互感器發(fā)生事 故 , 由廠家提供了一臺相同型號的產(chǎn)品 , 于 9月 23日將 B 相電流互感器進行了更換 。 在工廠對該互感 器進行了解體檢查分析 :發(fā)現(xiàn)部分主絕緣電容屏沒 有發(fā)生擊穿 、 放電現(xiàn)象 。在解體二次引線管絕緣時 ,

11、發(fā)現(xiàn)由外向內(nèi)第一 個電容屏在距離底部 1600mm 處鋁箔有裂紋 , 但沒 有完全斷開 (見圖 2; 第二層電容屏 , 在相同位置電 容屏整個圓周完全斷裂約 10mm , 且在電容屏斷裂 處有放電痕跡 (見圖 3。 在相同位置 , 第三層 、 第四 層及第五層均有同樣斷裂和放電痕跡 (見圖 4。事故是由于引線管 、 電容屏和絕緣紙的膨脹系 數(shù)不同 , 在干燥過程中產(chǎn)生的應力 , 造成電容屏開 裂 ; 在工廠內(nèi)或運輸中 , 吊裝和運輸中的急停和加 速 , 使電容屏受到軸向沖擊力的作用 , 導致電容屏和 絕緣層產(chǎn)生斷裂 。5年 2743, 表 2國網(wǎng)公司系統(tǒng)電流互感器事故情況統(tǒng)計表Table 2S

12、tatistic list of current transformer faultsin State Grid system電壓 500kV (330kV 220kV 110kV (66kV 類型油浸氣體油浸氣體油浸氣體干式2000311120020010341100200202200102003020000020040221000200527230102006101(倒立 1101200700202(倒立 00合計617147621圖 1電容屏開裂情況Fig.1Gracked capacitance shield65第 46 卷圖 2第一層電容屏斷裂情況Fig.2The fist laye

13、r of broken capacitance shield圖 3第二層電容屏斷裂情況Fig.3The second layer of broken capacitance shield圖 4第三層至第五層斷裂情況Fig.4The third to the fifth layers of brokencapacitance shields圖 5互感器事故著火情況 圖 6電弧燒傷情況Fig.6Arc burning loss圖 7導電桿碳化情況Fig.7Carbonized conductive rod圖 8主絕緣層嚴重燒傷情況 Fig.8Burning loss of main insulat

14、ion layer圖 9屏蔽罩表面放電痕跡66王世閣:倒置式電流互感器運行狀況分析及提高安全運行性能的建議 第 9期原因分析 :根據(jù)該臺互感器在工廠內(nèi)絕緣處理 及注油 、 靜放過程 , 工藝時間嚴重不足 , 互感器存在 絕緣干燥不徹底 、 靜放時間不足等問題 , 該互感器在 投運 80多個小時過程中 , 由氣泡等造成場強畸變 , 在絕緣薄弱處的局部放電逐步發(fā)展 , 過熱產(chǎn)生油分 解氣體 , 使膨脹器逐步漲開 , 最終導致一次導桿對二 次繞組屏蔽罩的主絕緣擊穿事故 。由于事故發(fā)生在互感器的一次端子 P1側(cè)對二 次繞組屏蔽罩放電 , 故障電流未通過該互感器的 P2端子 , 故本側(cè)保護不動作 ?！?

15、實例 6】 2008年 11月 30日 , 某 500kV 變電站 運行人員巡視檢查發(fā)現(xiàn) :1號主變壓器 220kV B 相 電流互感器 (型號為 IOSK245G2 金屬膨 脹 器 發(fā) 生 嚴重變形 , 頭部金屬罩頂起 , 經(jīng)請示立即退出運行 。 互 感 器 返 廠 后 , 取 油 進 行 色 譜 分 析 :H 2為 33254L/L; C 2H 2為 5.6L/L; 總烴為 2037.7L/L; 油介損為 0.79%; 含水量為 6.2L/L。 據(jù)此分析認為 :互感器內(nèi)部存在過熱及放電性故障 。解體檢查 :切開頭部儲油柜 , 器身表面未發(fā)現(xiàn)明 顯放電痕跡 , 但絕緣存在多處明顯可見皺褶 ,

16、 其深度 約占絕緣總厚度的 1/3。 據(jù)了解 , 該互感器在真空干 燥處理中 , 曾發(fā)生停電 17h 的情況 , 互感器的真空系 統(tǒng)存在泄漏點 , 即互感器不能維持負壓 , 大量潮濕空 氣使器身絕緣表面受潮 , 再次干燥時 , 絕緣部分形成 皺褶 。故障原因分析 :互感器中存在大量皺褶 , 改變了 均勻的場強分布 , 在運行電壓下 , 局部高場強區(qū)產(chǎn)生 油間隙局部放電并產(chǎn)生過熱使絕緣油分解 , 互感器 內(nèi)部壓力增大 , 造成金屬膨脹器漲開 。【 實例 7】 2008年 12月 21日 14時 08分 , 遼寧 省 500kV 變電站后臺機報警 , 金石乙線 、 金華乙線 、 220kV 、 母

17、聯(lián) 、 220kV 、 分段開關跳閘 , 表計 指示為零 , 220kV 母線失壓 。 后臺機顯示 :金石乙 線兩磁縱聯(lián)保護動作 、 220kV 、 母線 2號母差保 護動作 。值班員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn) :220kV 金石乙線電流互 感器 A 相 (IOSK245型 瓷套炸裂 , 冒煙著火 , 爆炸 情況見圖 10。根據(jù)現(xiàn)場檢查和出廠 、 交接相關試驗數(shù)據(jù)分析 , 本次故障是二次屏蔽罩和一次之間的主絕緣擊穿 。 互感器主絕緣擊穿損壞情況見圖 11。交接試驗介損較出廠試驗值有明顯的增加 , 本 次故障是制造工藝控制不良引起的 。 可能是主絕緣 真空干燥 、 浸油不充分或互感器密封不嚴 , 造成器身 【

18、 實例 8】 2008年 12月 21日 21時 32分和 22時 55分 , 某電廠 2號電流互感器在正常運行中 , 相 繼發(fā)生主絕緣擊穿 、 瓷套和儲油柜爆炸事故 , 造成 2臺 667MVA 發(fā)電機組停運 , 周邊設備受波及 , 另有 5臺電流互感器不同程度的受損 。 互感器爆炸著火情 況見圖 12。在生產(chǎn)廠家對 4臺互感器進行局部放電 、 耐壓 、 介質(zhì)損失等項試驗和油色譜分析 , 結果正常 。 經(jīng)對互感器進行解剖檢查發(fā)現(xiàn) :頂部手包絕緣 工藝不良 , 電容屏兩側(cè)有皺褶 、 頭部與二次引線管三 角接合部絕緣包扎存在缺陷 , 有的電容屏有放電 、 接 近擊穿 , 在解體的 3臺互感器中 , 有 2臺發(fā)現(xiàn)明顯絕 緣缺陷 。 主絕緣放電情況見圖 13。圖 10互感器發(fā)生爆炸著火 ( Fig.10