醫(yī)學教程 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)有限公司德國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；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構特點1、結構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：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。頭部儲油柜焊接密封，防滲漏油效果明顯。一次導體較短，與正立式相比容易滿足較高動熱穩(wěn)定電流的要求，同時也不需要接一次過電壓保護器。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，因此接母差保護時可任意選擇二次保護卷。P1P266kV正立式倒立式結構二次繞組和鐵心二次繞組鐵心220kV及以上正立式P1P2

3、缺點：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互感器技術規(guī)范》中2.10款，要求電流互感器的運輸過程中不能有嚴重震動、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的60%），不能長期采油樣化驗。

對于需要采油樣的倒立式互感器，采油數(shù)次后要進行補油。

3、缺點：從結構原理上說，倒立式電流互感器優(yōu)點多于正立式，但由于對其工藝和材料要求比較嚴格，因此國內(nèi)很多廠家都不把這種結構的互感器作為主打產(chǎn)品推向市場。上海MWB及德國原裝的倒立式電流互感器在國內(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年投入運行，2000年發(fā)現(xiàn)油中總烴超標，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，分析原因為產(chǎn)品結構設計不合理，造成局部位置場強分布高度集中，絕緣油在電場的作用下，分解出烴類氣體，同時生成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)：

運行人員發(fā)現(xiàn)幾臺互感器膨脹器有漏油、變形和油位普遍升高現(xiàn)象，于是對所有電流互感器進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)這批互感器中有13臺H2嚴重超標，并伴有一定的CH4產(chǎn)生。立即停止運行，并將這批互感器全部返廠。（1）抽樣情況在全部返廠的60臺電流互感器中，共挑選了39臺有代表性的產(chǎn)品進行了高壓試驗，其中帶過電的9臺，未帶過點的30臺。在帶過電的9臺互感器中，7臺H2大于10000ppm，1臺H2為84ppm，1臺沒有H2；試驗項目為局部放電、介損和溫升試驗。（見明細表）不帶電的30臺互感器全部做了局部放電試驗和介損試驗.所有抽查到的互感器介損全部合格。2、返廠檢查情況（2）試驗情況7臺H2嚴重超標的互感器（10000ppm以上），局放試驗加壓剛到30kV時，放電量就全部大于10000pC。對其中2臺進行了抽真空脫氣，H2含量由原來24619ppm/12798ppm，降低到1890ppm/735ppm，可以加壓到72.5kV，這時的局部放電量為5000～8000pC。說明這批互感器局部放電量與內(nèi)部產(chǎn)生的氣體多少有關對其中2臺2×600/5A的互感器做了溫升試驗，加電流740A（額定電流600A的1.2倍），試驗時間大于5小時，各端子溫升全部合格。沒帶電過的30臺互感器，電壓加到72.5kV時，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、介損試驗是檢測不出來的（3）解體情況現(xiàn)場兩次共解體檢查了5臺色譜嚴重超標的產(chǎn)品，解體檢查情況如下：甘泉二線B相其中3臺，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相進一步解體，發(fā)現(xiàn)甘泉二線B相、所內(nèi)B相等4臺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的同一個位置。母聯(lián)B相，解體發(fā)現(xiàn)一次導電管P1側有過熱跡象，經(jīng)確認為P1接線端子氬弧焊時用濕麻布降溫時殘留水份造成，不是運行中過熱產(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項目全面，指標合格，現(xiàn)場交接試驗也全部合格，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)了一般試驗無法檢測到的隱藏缺陷，這一點通過局部放電試驗、介損試驗以及色譜分析得到確認。2、通過對9臺異?；ジ衅鬟M行高壓試驗、5臺解體檢查可以確認這批互感器產(chǎn)生H2、CH4升高的原因為二次引線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重的搖擺或沖擊。3、關于油位普遍升高問題，是由于廠方交貨時，按運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)，應該在設備出廠后，到設備安裝到構架上這段時間內(nèi)。而這段時間只有運輸和卸車兩個主要環(huán)節(jié)。電容屏產(chǎn)生裂紋的主要原因（1）由于場站外約700米的道路嚴重坑洼不平，倒立式互感器由于其重心高的特點，經(jīng)過這段道路時，發(fā)生嚴重搖擺和顛簸，造成部分互感器二次引線管電容屏在中部發(fā)生局部裂紋。（2）互感器進入現(xiàn)場后，施工單位在卸車過程中，由于現(xiàn)場施工地面不平，部分互感器發(fā)生了傾倒，造成一定的機械損傷，以致電容屏開裂。其中3臺返廠更換了一次導桿，但沒有更換內(nèi)絕緣。經(jīng)了解并確認，入場前道路有約700米的嚴重坑洼路段，互感器受到顛簸；在現(xiàn)場卸車時，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)生裂紋的主要原因為以下兩方面：技術參數(shù)，頭部重量約100kg，引線管長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350mm?；ジ衅鲀A倒時受力情況模擬圖。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)過變電站運行人員聽到戶外有爆炸聲，檢查發(fā)現(xiàn)220kV場區(qū)一主一次B相電流互感器上部儲油柜爆炸開裂并著火。8時03分，消防隊到現(xiàn)場將火撲滅(著火時間1小時20分)。2、設備基本情況

該變電站220kV共有3臺電流互感器，全部為倒立式結構，型號為LVB－220W2，***互感器有限公司2007年4月出廠，2007年11月29日投運。秋檢中發(fā)現(xiàn)其中的Ｂ相互感器乙炔達到153ppm（注意值為1ppm），經(jīng)現(xiàn)場查看，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架上，膨脹器上蓋落在距該互感器10米遠處。儲油柜沿焊接面完全開裂，上半部傾斜，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，初步認定其直接原因為產(chǎn)品質量問題：（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)一次繞組導電桿對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，致使一次電壓經(jīng)薄弱點向二次屏蔽罩放電（接地），放電電弧造成內(nèi)部絕緣油壓力突然升高，致使互感器頭部儲油柜炸開，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，結果為：介質損失角:10kV下小于0.3%（出廠值0.19％），但加壓到30kV時，數(shù)據(jù)非常大，無法讀數(shù)。局部放電：加壓到153kV時，放電量達到10000以上。（2）扒開二次引線管絕緣，發(fā)現(xiàn)第一個電容屏（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在同一個位置都有10mm寬的裂縫，說明此部位受到作用力方向相反、強大的拉力，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，進行反復的急停和加速，電容屏受到軸向沖擊力的作用，導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)場檢查發(fā)現(xiàn)互感器儲油柜炸開并起火，儲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10分，經(jīng)消防隊員進行了滅火。

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，為全密封結構，不允許用戶自行采油樣。該互感器故障原因為內(nèi)部主絕緣擊穿造成的。產(chǎn)生主絕緣擊穿的主要原因為該產(chǎn)品在制造過程中，二次線圈屏蔽罩外包絕緣局部沒有達到工藝要求，毛刺、雜質等，致使互感器在運行中電場分布不均勻，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，發(fā)現(xiàn)45臺互感器中，17臺色譜出現(xiàn)異常或增長較快，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臺有少量乙炔。同時重新對所有互感器的交接試驗成績進行了審查，發(fā)現(xiàn)大部分互感器介質損失角交接試驗成績與出廠值對比有較大變化，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行更換和返廠修理。

H2升高的原因

廠家認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)生化學反應，產(chǎn)生H2。所有返廠產(chǎn)品全部更換了金屬膨脹器。

介質損失角增大的原因

由于現(xiàn)場試驗條件與制造廠試驗室條件相差較大，如現(xiàn)場的空氣濕度、鹽密度、屏蔽及溫度等等，對介損值的影響較大。通過互感器返廠后重新試驗，驗證了這個說法基本正確。四、防止倒立式電流互感器出現(xiàn)問題異常的注意事項1、倒立式互感器由于頭重腳輕的特點，按照規(guī)定220kV及以上的倒立式互感器必須臥倒運輸，并且要求加裝沖撞記錄儀進行振動監(jiān)視。部分制造廠在運輸過程中，很少有對運輸?shù)缆诽崆膀灥啦⒉扇∠鄳胧?，而新建變電站場區(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、浸油后靜放時間及出廠試驗等。3、認真審核互感器設備的交接試驗。由于制