倒置式電流互感器運(yùn)行狀況分析及提高安全運(yùn)行性能的建議

1、運(yùn)行維護(hù) 倒置式電流互感器運(yùn)行狀況分析及 提高安全運(yùn)行性能的建議王世閣(遼寧省電力有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110006摘要 :分析了倒置式電流互感器的故障實(shí)例 , 并從運(yùn)行維護(hù)和生產(chǎn)制造兩個(gè)方面提出一些建議 。關(guān)鍵詞 :倒置式電流互感器 ; 事故 ; 運(yùn)行中圖分類號(hào) :TM406文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :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(wèn)題 , 此類互感器還存在如制造時(shí)材

3、料及絕緣油 的消耗量較大 、 成本較高等缺點(diǎn) 。 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(jìn)入電網(wǎng)運(yùn) 行的數(shù)量越來(lái)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(dǎo)體短 , 動(dòng)熱穩(wěn)定性較好 ; 頭部采用焊接結(jié)構(gòu) , 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(guò) , 其漏抗較小 ; 主絕緣包在二次繞組上 , 一次繞組通過(guò) 大電流時(shí) , 有利散熱 ; 通過(guò)改變一次繞組連接可得到 三種電流比等 。 但對(duì)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(yán) 格 , 運(yùn)行中油位的控制更需謹(jǐn)慎 、 嚴(yán)格 , 對(duì)運(yùn)輸穩(wěn)定 性要求更高等 。本文中筆者對(duì)電流互感器運(yùn)行狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)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(yùn)行狀況分析截止到 2007年末 , 國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)擁有 66kV 及 以上電流互感器 209125臺(tái) , 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(guó)網(wǎng)

5、公司系統(tǒng)電流互感器擁有量表電壓等級(jí)/kV油浸式 氣體式 干式 GIS 型 合計(jì) 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(yùn)行狀況分析及提高安全運(yùn)行性能的建議第 9期 式結(jié)構(gòu) 。國(guó)網(wǎng)公司 2000年至 2007年對(duì)系統(tǒng)內(nèi)互感器事 故的統(tǒng)計(jì)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(tái)次 , 其中 500kV 互感器為 23臺(tái)次 , 占總臺(tái)次的 43.4%; 220kV 互感器為 21臺(tái)次 , 占總 臺(tái)次的 39.6%; 110kV 互感器為 9臺(tái)次 , 占總臺(tái)次的17%。 可見(jiàn) 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(tái)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(tái)次 , 其中 500kV 為 17臺(tái)次 , 占總事故次數(shù) 的 65.4%, 220kV 為 7臺(tái) 次 , 占 總 事 故 次 數(shù) 的26.9%, 110kV 為 2臺(tái)次 。 在所發(fā)生的事故中 , 互感器 瓷套或儲(chǔ)油柜發(fā)生爆炸或著火的約占 56%, 說(shuō)明事故造成的危害是巨大的 , 后果也很嚴(yán)重 。3倒置式電流互感器事故實(shí)例及分析3.1故障實(shí)例【 實(shí)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(hào)為 LVB-220W2, 在現(xiàn) 場(chǎng)進(jìn)行絕緣油更換后投入運(yùn)行 。 運(yùn)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?yàn)?:現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行絕緣油更換時(shí) , 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(shí)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(hào)為 LVB-110, 2007年 5月生產(chǎn) , 6月投入運(yùn)行 , 在送電過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有明顯, 等電位連接片接觸不良 ?！?實(shí)例 3】 2008年遼寧省某 220kV 變電站 66kV 倒立式電流互感器 (型號(hào)為 LVB-66W H 2含量偏 高 , 其中曾經(jīng)運(yùn)行過(guò)的互感器中

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

10、約 700m 的道路嚴(yán)重凹凸不 平 , 倒立式互感器直立運(yùn)輸 、 重心高 , 經(jīng)過(guò)這段道路 時(shí) , 發(fā)生嚴(yán)重?fù)u擺和顛簸 , 造成部分互感器立柱部分 電容屏在中部發(fā)生局部裂紋 ?！?實(shí)例 4】 2008年 9月 22日 , 遼寧某 220kV 變 電 站 秋 檢 時(shí) , 發(fā) 現(xiàn) 其 中 的 B 相 互 感 器 C 2H 2達(dá) 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(tái)相同型號(hào)的產(chǎn)品 , 于 9月 23日將 B 相電流互感器進(jìn)行了更換 。 在工廠對(duì)該互感 器進(jìn)行了解體檢查分析 :發(fā)現(xiàn)部分主絕緣電容屏沒(méi) 有發(fā)生擊穿 、 放電現(xiàn)象 。在解體二次引線管絕緣時(shí) ,

11、發(fā)現(xiàn)由外向內(nèi)第一 個(gè)電容屏在距離底部 1600mm 處鋁箔有裂紋 , 但沒(méi) 有完全斷開(kāi) (見(jiàn)圖 2; 第二層電容屏 , 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 (見(jiàn)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(jiàn)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(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力 , 造成電容屏開(kāi) 裂 ; 在工廠內(nèi)或運(yùn)輸中 , 吊裝和運(yùn)輸中的急停和加 速 , 使電容屏受到軸向沖擊力的作用 , 導(dǎo)致電容屏和 絕緣層產(chǎn)生斷裂 。5年 2743, 表 2國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)電流互感器事故情況統(tǒng)計(jì)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(jì)617147621圖 1電容屏開(kāi)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(dǎo)電桿碳化情況Fig.7Carbonized conductive rod圖 8主絕緣層嚴(yán)重?zé)齻闆r 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(yùn)行狀況分析及提高安全運(yùn)行性能的建議 第 9期原因分析 :根據(jù)該臺(tái)互感器在工廠內(nèi)絕緣處理 及注油 、 靜放過(guò)程 , 工藝時(shí)間嚴(yán)重不足 , 互感器存在 絕緣干燥不徹底 、 靜放時(shí)間不足等問(wèn)題 , 該互感器在 投運(yùn) 80多個(gè)小時(shí)過(guò)程中 , 由氣泡等造成場(chǎng)強(qiáng)畸變 , 在絕緣薄弱處的局部放電逐步發(fā)展 , 過(guò)熱產(chǎn)生油分 解氣體 , 使膨脹器逐步漲開(kāi) , 最終導(dǎo)致一次導(dǎo)桿對(duì)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(duì)二 次繞組屏蔽罩放電 , 故障電流未通過(guò)該互感器的 P2端子 , 故本側(cè)保護(hù)不動(dòng)作 ?！?

15、實(shí)例 6】 2008年 11月 30日 , 某 500kV 變電站 運(yùn)行人員巡視檢查發(fā)現(xiàn) :1號(hào)主變壓器 220kV B 相 電流互感器 (型號(hào)為 IOSK245G2 金屬膨 脹 器 發(fā) 生 嚴(yán)重變形 , 頭部金屬罩頂起 , 經(jīng)請(qǐng)示立即退出運(yùn)行 。 互 感 器 返 廠 后 , 取 油 進(jìn) 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(rèn)為 :互感器內(nèi)部存在過(guò)熱及放電性故障 。解體檢查 :切開(kāi)頭部?jī)?chǔ)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(jiàn)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(diǎn) , 即互感器不能維持負(fù)壓 , 大量潮濕空 氣使器身絕緣表面受潮 , 再次干燥時(shí) , 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(chǎng)強(qiáng)分布 , 在運(yùn)行電壓下 , 局部高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)產(chǎn)生 油間隙局部放電并產(chǎn)生過(guò)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(kāi) ?！?實(shí)例 7】 2008年 12月 21日 14時(shí) 08分 , 遼寧 省 500kV 變電站后臺(tái)機(jī)報(bào)警 , 金石乙線 、 金華乙線 、 220kV 、 母

17、聯(lián) 、 220kV 、 分段開(kāi)關(guān)跳閘 , 表計(jì) 指示為零 , 220kV 母線失壓 。 后臺(tái)機(jī)顯示 :金石乙 線兩磁縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作 、 220kV 、 母線 2號(hào)母差保 護(hù)動(dòng)作 。值班員現(xiàn)場(chǎng)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(jiàn)圖 10。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和出廠 、 交接相關(guān)試驗(yàn)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(jiàn)圖 11。交接試驗(yàn)介損較出廠試驗(yàn)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(yán) , 造成器身 【

18、 實(shí)例 8】 2008年 12月 21日 21時(shí) 32分和 22時(shí) 55分 , 某電廠 2號(hào)電流互感器在正常運(yùn)行中 , 相 繼發(fā)生主絕緣擊穿 、 瓷套和儲(chǔ)油柜爆炸事故 , 造成 2臺(tái) 667MVA 發(fā)電機(jī)組停運(yùn) , 周邊設(shè)備受波及 , 另有 5臺(tái)電流互感器不同程度的受損 。 互感器爆炸著火情 況見(jiàn)圖 12。在生產(chǎn)廠家對(duì) 4臺(tái)互感器進(jìn)行局部放電 、 耐壓 、 介質(zhì)損失等項(xiàng)試驗(yàn)和油色譜分析 , 結(jié)果正常 。 經(jīng)對(duì)互感器進(jìn)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(tái)互感器中 , 有 2臺(tái)發(fā)現(xiàn)明顯絕 緣缺陷 。 主絕緣放電情況見(jiàn)圖 13。圖 10互感器發(fā)生爆炸著火 ( Fig.10