張 競(jìng)

（國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

SF6氣體電流互感器因其重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，受到電力市場(chǎng)的青睞，越來(lái)越多的運(yùn)用在電力系統(tǒng)新建變電站工程中。但由于在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，需要及時(shí)總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)。某220kV變電站110kV開(kāi)關(guān)間隔發(fā)生了一起110kVSF6電流互感器故障，SF6電流互感器在運(yùn)行中的安全問(wèn)題再次引起大家的注意。對(duì)此次110kVSF6電流互感器故障情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)改進(jìn)措施。

1 變電站情況介紹及故障經(jīng)過(guò)

2017年5月7日22∶40，某220kV變電站110kV線路開(kāi)關(guān)間隔A相電流互感器監(jiān)控顯示電流異常，B、C相電流正常。繼電保護(hù)人員在變電站計(jì)量裝置查得二次側(cè)電流A相為0.06A，B、C相電流為0.2A；線路保護(hù)裝置顯示A相電流接近為0，B、C相電流為25mA，母差、故障錄波裝置顯示電流A相為8mA，B、C相電流為25mA。

發(fā)現(xiàn)A相電流互感器故障后，及時(shí)拆除了A相電流互感器，并用臨近間隔電流互感器替代安裝至A相，5月8日中午12∶50恢復(fù)了該110kV線路開(kāi)關(guān)間隔的正常運(yùn)行。

2 停電例行試驗(yàn)結(jié)果分析

技術(shù)人員對(duì)故障電流互感器進(jìn)行了外觀檢查、變比、伏安特性試驗(yàn)、誤差試驗(yàn)、一次繞組絕緣電阻試驗(yàn)、二次繞組直流電阻試驗(yàn)及絕緣電阻試驗(yàn)、1min工頻耐壓試驗(yàn)。

2.1 產(chǎn)品外觀檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查產(chǎn)品氣體密度繼電器壓力指示正常，殼體、套管、接線盒等均無(wú)損壞。但發(fā)現(xiàn)P2端接線端子發(fā)生了變形，向上傾斜（據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員反應(yīng)，設(shè)備從安裝架上拆除之前已存在傾斜，見(jiàn)圖1）。

圖1 導(dǎo)電桿向上傾斜

2.2 變比、伏安特性試驗(yàn)

110kV線路開(kāi)關(guān)間隔停電后，對(duì)該間隔三相電流互感器進(jìn)行變比、伏安特性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)B、C相電流互感器正常，A相電流互感器故障。A相電流互感器故障情況如下：

1）線路保護(hù)繞組實(shí)測(cè)變比不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無(wú)，額定變比為600/1；

2）母差保護(hù)繞組實(shí)測(cè)變比為1664.6/1，額定變比為600/1；

3）故障錄波保護(hù)繞組實(shí)測(cè)變比為1778/1，額定變比為600/1；

4）測(cè)量繞組實(shí)測(cè)變比為1333/1，額定變比為300/1；

5）計(jì)量繞組實(shí)測(cè)變比為1098.3/1，額定變比為300/1。

2.3 誤差試驗(yàn)

1）一次繞組為串聯(lián)方式。

產(chǎn)品首先在原運(yùn)行狀態(tài)（串聯(lián)狀態(tài)），變比為600/1下進(jìn)行繞組誤差試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示0.5級(jí)繞組比差為-63.47%，角差為-445.0′；0.2S級(jí)繞組比差為-63.44%，角差為-448.2′；5P30級(jí)比差為-63.45%，角差為-453.6′，嚴(yán)重超出GB20840.2—2014的規(guī)定。

2）一次繞組并聯(lián)方式。

拆下串聯(lián)接線板，在并聯(lián)狀態(tài)1200/1下進(jìn)行繞組誤差試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果0.5級(jí)繞組比差為0.11%，角差為0′；0.2S級(jí)繞組比差為0.12%，角差為0′；5P30級(jí)比差為-0.17%，角差為2.5′，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.4 一次繞組絕緣電阻試驗(yàn)

一次繞組絕緣電阻試驗(yàn)用2500V兆歐表測(cè)試，結(jié)果顯示內(nèi)、外導(dǎo)電桿間絕緣電阻為0MΩ。表明內(nèi)、外導(dǎo)電桿間有短路形成，絕緣電阻不合格。

此外，該電流互感器的工頻耐壓試驗(yàn)、二次繞組直流電阻試驗(yàn)及二次繞組絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果均合格。

3 解體檢查及故障原因分析

因停電試驗(yàn)結(jié)果異常，為深入分析設(shè)備故障原因，防范該類(lèi)設(shè)備故障再次發(fā)生，將故障電流互感器解體，查找內(nèi)部故障部位。結(jié)果如下：

1）拆除內(nèi)導(dǎo)電桿。

從外觀看，由于P2端接線端子發(fā)生了變形，可能內(nèi)導(dǎo)電桿也受損變形，現(xiàn)場(chǎng)將內(nèi)導(dǎo)電桿拆下，發(fā)現(xiàn)內(nèi)導(dǎo)電桿確實(shí)已經(jīng)發(fā)生彎曲變形，如圖2所示；表面有明顯的碰損痕跡，現(xiàn)場(chǎng)從內(nèi)導(dǎo)電桿內(nèi)倒出大量泥土，如圖3所示；外導(dǎo)電桿內(nèi)表面也受到磨損，如圖4所示。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員反應(yīng)，設(shè)備從安裝架上拆除之前就已存在傾斜。

圖2 內(nèi)導(dǎo)電桿彎曲變形

圖3 內(nèi)導(dǎo)電桿磨損情況

圖4 外導(dǎo)電桿磨損和粉末脫落

2）拆除密封罩。

拆除密封罩后，發(fā)現(xiàn)外導(dǎo)電桿也已經(jīng)向上傾斜，如圖5所示。打開(kāi)器身檢查發(fā)現(xiàn)二次線圈繞組屏蔽筒略微向一側(cè)偏移，推測(cè)產(chǎn)品受到撞擊引起了屏蔽筒微小變形，如圖6所示。

圖5 外導(dǎo)電桿傾斜情況

圖6 屏蔽筒發(fā)生位移未在腔體正中

3）一次繞組串并聯(lián)方式原理分析。

LVQB-110W型SF6互感器為多變比電流互感器，采用一次繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接，且采用二次繞組抽頭的方法，獲得多種電流比的電流互感器。多變比電流互感器的一次繞組串并聯(lián)方式如圖7所示：

圖7 一次繞組串并聯(lián)方式

該間隔A相電流互感器一次繞組原連接方式為串聯(lián)，即P1與P2串聯(lián)通過(guò)互感器外部的串聯(lián)連接板實(shí)現(xiàn)，如圖8所示：

圖8 運(yùn)用串聯(lián)連接板實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接

當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)電桿內(nèi)部形成通路時(shí)，a、b兩點(diǎn)間等效電路圖如圖9所示，圖中a、b

兩點(diǎn)為內(nèi)外導(dǎo)電桿的接觸點(diǎn)，Rab為接觸電阻。電流I經(jīng)過(guò)a點(diǎn)分流為I1、I2，流過(guò)內(nèi)導(dǎo)電桿的電流為I2，則流過(guò)外導(dǎo)電桿的電流為I1+I2=I，則二次繞組安匝為（I+I2）N2。I1、I2的具體值與內(nèi)外導(dǎo)電桿接觸點(diǎn)處的接觸電阻有關(guān)，故變比會(huì)隨著接觸電阻的大小出現(xiàn)不穩(wěn)定變化。

圖9 a、b兩點(diǎn)間等效電路圖

綜合現(xiàn)場(chǎng)外觀檢查、試驗(yàn)及解體情況，判定故障原因可能是設(shè)備在安裝施工過(guò)程中發(fā)生意外傾倒，致使接線端子和一次導(dǎo)電桿在外力作用下變形，使內(nèi)外導(dǎo)電桿之間發(fā)生了不良接觸，串聯(lián)變比不能準(zhǔn)確傳遞信號(hào)。因而導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行中變比十分不穩(wěn)定，二次電流時(shí)有時(shí)無(wú)。

4 防范措施及建議

1）該變電站基建工程吊裝或安裝過(guò)程中未將電流互感器牢固固定致使電流互感器跌落變形是此次電流互感器故障的直接原因；

2）此110kVSF6氣體電流互感器在投運(yùn)前通過(guò)了一系列設(shè)備首檢試驗(yàn)，未檢測(cè)出數(shù)據(jù)異常。但在運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)生故障，說(shuō)明基建施工中發(fā)生的變形在投運(yùn)后仍在緩慢發(fā)展。積累到一定變形程度后致使電流互感器故障發(fā)生；

3）電力基建工程施工質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)于后期變電站運(yùn)行至關(guān)重要。也直接關(guān)系到電力系統(tǒng)可靠性。加強(qiáng)電力基建工程管理重要性不言而喻。因此，在施工過(guò)程中發(fā)生不可逆的意外情況應(yīng)及時(shí)上報(bào)，及時(shí)返廠，將損失降低在最小范圍。