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油浸式電流互感器的不同缺陷原因?qū)Ρ确治?/h1>
2013-10-19 14:54:46陳安明黃文龍張智勇
四川電力技術(shù) 2013年3期
關(guān)鍵詞:式電流乙炔互感器

陳安明,楊 洋,許 強(qiáng),黃文龍,郭 銳,張智勇

(四川省電力公司超(特)高壓運(yùn)檢公司成都中心,四川 成都 610000)

0 引言

電流互感器是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)控制和指示等方面不可缺少的設(shè)備,它利用一定的變比關(guān)系將大電流變換為小電流,并配備上適當(dāng)?shù)碾娏鞅碛?jì),起到測量高電壓交流電路內(nèi)大電流的作用[1-6]。

電流互感器的絕緣介質(zhì)分為澆注絕緣、氣體絕緣和油絕緣3種。其中采用油絕緣方式的電流互感器被稱為油浸式電流互感器,其內(nèi)部是油和紙的復(fù)合絕緣,多為戶外裝置。

油浸式電流互感器分為以下2種。

1)電磁式電流互感器。一次繞組一般采用“8”字型絕緣結(jié)構(gòu),套在有二次繞組的環(huán)形鐵心上,一次繞組和鐵心都包有較厚的電纜紙。

2)電容式電流互感器。一次繞組一般采用10層以上同心圓形電容屏圍成“U”字形,主絕緣全部包在一次繞組上。為了提高主絕緣的強(qiáng)度,在絕緣中放置一定數(shù)量的同心圓筒形電容屏,各相鄰電屏間絕緣厚度彼此相等,且電容屏端部按照長度從里往外成臺(tái)階排列的原則制成,最外層電容屏接地,各電容屏間形成一個(gè)串聯(lián)的電容器組。各相鄰電容屏間在制造時(shí)電容相等,保證其電壓分布近于均勻。由于電容屏端部電場不均勻,在高電壓作用下,端部會(huì)產(chǎn)生局部放電,為了改善端部電場,通常在兩層電容屏間增放一些短屏或者放置均壓環(huán)。

目前,35 kV 及以上電流互感器多采用油浸式電流互感器。近年來,高壓油浸式電流互感器內(nèi)在絕緣缺陷引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生,引起開關(guān)跳閘、爆炸起火等事故。電流互感器雖小,但若發(fā)生事故,必將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行,造成的損失和影響卻很大。從3 起油浸式電流互感器的缺陷實(shí)例入手,就電流互感器各種缺陷原因進(jìn)行了綜合對(duì)比分析。

1 油浸式電流互感器缺陷實(shí)例

1.1 實(shí)例1

2010年9月,四川省電力公司超(特)高壓運(yùn)檢公司在對(duì)某變電站的某35 kV 油浸式電流互感器進(jìn)行年檢預(yù)試時(shí),發(fā)現(xiàn)B 相介損嚴(yán)重超標(biāo)。此故障相預(yù)試結(jié)果如表1。

表1 某35 kV 電流互感器故障相測試結(jié)果

進(jìn)一步取油樣時(shí)還發(fā)現(xiàn),開始放油的一瓶油樣底部有3 cm 深的水分,可以判斷故障相電流互感器絕緣嚴(yán)重受潮。

表2 某220 kV 電流互感器某相色譜測試結(jié)果[7]

1.2 實(shí)例2

2010年8月,某變電站某220 kV 電流互感器某相油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常[7],如表2 。此電流互感器介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3,介損及電容量測試值與交接值相比未見異常。

表3 某220 kV 電流互感器故障相介損測試結(jié)果[7]

解體檢查發(fā)現(xiàn)[7]:部分電容屏中有X 蠟出現(xiàn),部分絕緣紙有明顯褶皺、破損。

1.3 實(shí)例3

2010年12月,四川省電力公司對(duì)所轄的某變電站進(jìn)行首檢時(shí),發(fā)現(xiàn)兩只220 kV 電流互感器乙炔含量超標(biāo)[8]。兩只故障相TA 的色譜測試結(jié)果及高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見文獻(xiàn)[8]。

此兩臺(tái)故障TA,首檢時(shí)乙炔含量超過1 μL/L甚至超過5 μL/L 時(shí),但同時(shí)甲烷含量卻只有幾個(gè)μL/L,氫氣含量只有幾十個(gè)μL/L,乙烷分量只有零點(diǎn)幾個(gè)μL/L,這個(gè)結(jié)果與一般的故障發(fā)展規(guī)律相違背[8]。而此兩只故障TA 的高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)(包括介損及電容測得值)均未見異常。

為查找故障原因,對(duì)兩只220 kV 故障TA 進(jìn)行了解體。解體發(fā)現(xiàn)[8]:兩只故障TA 的一次繞組端子連接可靠牢固,末屏與地可靠連接;在末屏的銅扁絲帶上有明顯的放電或發(fā)熱引起的發(fā)黑點(diǎn),緊挨屏的內(nèi)外絕緣紙未出現(xiàn)放電或發(fā)熱的痕跡,其它主屏及端屏均無異常;銅扁絲帶的纏繞不均勻,匝與匝之間結(jié)合不緊密;銅扁絲帶的經(jīng)線采用銅絲和尼龍絲編制,而緯線全部采用的是尼龍絲。

2 3 起實(shí)例的缺陷原因分析

1)對(duì)于實(shí)例1 的缺陷,從解體吊心的結(jié)果可知,密封墊老化導(dǎo)致密封不良,這樣外部水分通過老化的密封墊侵入,使得內(nèi)部絕緣嚴(yán)重受潮,從而導(dǎo)致介損測試結(jié)果的嚴(yán)重超標(biāo)。

2)對(duì)于實(shí)例2 的缺陷[7],由于生產(chǎn)過程中工藝不良,造成絕緣包繞松緊不均、絕緣紙有皺褶破損等缺陷,使得電流互感器在正常運(yùn)行電壓下有一定的局部放電和過熱,逐漸造成從絕緣薄弱點(diǎn)開始的絕緣劣化。

3)對(duì)于實(shí)例3 的缺陷[8],緯線全部采用尼龍絲,造成末屏匝與匝之間沒有可靠的金屬連接[8],沒有形成一個(gè)整體的等電位體[8],從而導(dǎo)致了電場畸變和局部放電,使依附在銅扁絲帶上的油膜分解,產(chǎn)生乙炔氣體。

3 不同缺陷原因的對(duì)比與討論

1)對(duì)密封不良導(dǎo)致受潮的缺陷,由于受潮會(huì)產(chǎn)生貫穿性放電通道,這會(huì)使得電流互感器的介損測試結(jié)果大大增大,因此可以通過狀態(tài)檢修例行試驗(yàn)中的介損測試有效地發(fā)現(xiàn)此類缺陷。

2)對(duì)于絕緣制造工藝不良缺陷,在缺陷的初、中期甚至晚期,由于缺陷尚未發(fā)展成貫穿性放電通道,故而通過狀態(tài)檢修例行試驗(yàn)中的介損及電容量測試一般不能有效地發(fā)現(xiàn)此類缺陷。一般而言,此種內(nèi)部故障的初、中期,油中氫氣、烴類氣體組分首先是氫氣快速增長,而在故障的晚期,油中氣體組分乙烯增長,并出現(xiàn)少量的乙炔[1-8]。在故障發(fā)展的初期,各種誘發(fā)條件導(dǎo)致絕緣層間微弱的局部放電,特征氣體為氫氣和甲烷,被層間油完全溶解;在故障發(fā)展的中期,絕緣層間局部放電導(dǎo)致氫氣產(chǎn)出量超出相對(duì)封閉區(qū)域油的溶解能力,氣泡放電出現(xiàn),隨著超出油的溶解能力的游離氣體的增加,局部放電區(qū)域溫度升高,油被裂解聚合成X-蠟,局部放電次要?dú)怏w組分乙烷出現(xiàn);在故障發(fā)展晚期,故障區(qū)域附近出現(xiàn)持續(xù)的大范圍氣泡放電,絕緣油裂變成烴類氣體,組分中出現(xiàn)乙烯和乙炔,故障區(qū)域壓力持續(xù)增大,放電產(chǎn)生的特征氣體在壓力的作用下快速向外擴(kuò)散,本體油中局部放電特征氣體每10 天增長一倍左右[1-8]。對(duì)于此類缺陷,可以通過油色譜試驗(yàn)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和跟蹤。在此類缺陷初期,雖然并沒有乙炔生成,但是氫氣或甲烷含量會(huì)有較大的增加。所以,即使沒有乙炔生成,但是氫氣和甲烷含量增加較多,也應(yīng)引起重視,可能是電流互感器處于此類缺陷的初期,需要加強(qiáng)對(duì)互感器的跟蹤。如果在跟蹤中發(fā)現(xiàn),在氫氣和甲烷含量增加很多后,又出現(xiàn)一定的乙烷含量,則說明互感器已處于缺陷的中期;如果又出現(xiàn)乙炔分量,則說明互感器已處于缺陷的晚期。

3)對(duì)于實(shí)例3 的末屏銅編織帶的設(shè)計(jì)缺陷使得末屏沒有形成整體的等電位體的故障,同樣不能通過狀態(tài)檢修例行試驗(yàn)中的介損測試結(jié)果有效地發(fā)現(xiàn)和診斷此類缺陷,同時(shí)由于這不是固體絕緣制造工藝不良或絕緣干燥、脫氣處理不徹底帶來的缺陷,故而在油色譜跟蹤試驗(yàn)中,不會(huì)出現(xiàn)氫氣和甲烷含量的較大增長,在氫氣和總烴含量沒有超標(biāo)的情況下,就出現(xiàn)很大的乙炔含量。如果在色譜測試結(jié)果中氫氣和甲烷含量較小的情況下,就直接出現(xiàn)乙炔含量,這說明電流互感器很有可能出現(xiàn)了此類故障。

4 結(jié)語

電流互感器若發(fā)生事故,必將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行,造成的損失和影響卻很大,故而技術(shù)監(jiān)督人員必須基于各種電流互感器的缺陷類型的原因分析和診斷方法,對(duì)電流互感器的缺陷開展卓有成效的監(jiān)督和跟蹤工作,以保證缺陷的在控、可控和電網(wǎng)的安全。從3 起油浸式電流互感器絕緣缺陷實(shí)例入手,就電流互感器的各種缺陷原因進(jìn)行了綜合對(duì)比分析,以梳理清楚對(duì)油浸式電流互感器缺陷的分析思路,從而更好地開展對(duì)電流互感器缺陷的技術(shù)監(jiān)督工作。

[1]陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2009.

[2]陳化鋼.電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理[M].北京:中國水利電力出版社,1999.

[3]國家電網(wǎng)人力資源部.電氣試驗(yàn)[M].北京:中國電力出版社,2010.

[4]楊香澤.變電檢修[M].北京:中國電力出版社,2006.

[5]上海超高壓輸變電公司.變電設(shè)備檢修[M].北京:中國電力出版社,2008.

[6]李建明,朱康.高壓電器設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京:中國電力出版社,2001.

[7]張利燕,郭猛,陳志勇,等.電流互感器故障診斷與分析[J].變壓器,2011,48(11):57-59.

[8]楊洋,黃文龍,郭銳,等.一起罕見的電容式電流互感器缺陷的發(fā)現(xiàn)及分析[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2012,33(01):84-87.

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