劉屾，羅康順，陳宇民，青言，趙亞光，吳盛，舒越

(1. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，昆明 650217；2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局，云南 玉溪 653100； 3. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 蒙自 661100；4. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南 保山 678000）

0 前言

電力系統(tǒng)中電流互感器是電網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備[1-2]，根據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次大電流轉(zhuǎn)化為二次的小電流供繼電保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量等使用，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間聯(lián)系的橋梁，它的正常運(yùn)行關(guān)系著電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等功能能否的正確動(dòng)作。近年來，隨著電流互感器運(yùn)行年限的不斷增加，電流互感器內(nèi)部絕緣出現(xiàn)老化情況也越來越多，故障初期往往出現(xiàn)過熱情況，若不加以注意，故障將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展成放電故障，嚴(yán)重的話可能導(dǎo)致電流互感器發(fā)生爆炸起火，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行[3-5]，絕緣油色譜分析方法可以在設(shè)備不停電的情況下發(fā)現(xiàn)電流互感器內(nèi)部存在的運(yùn)行缺陷，結(jié)合高壓電氣試驗(yàn)可進(jìn)一步判斷故障類型，及早發(fā)現(xiàn)處理，能有效避免設(shè)備事故發(fā)生。

1 設(shè)備情況

110 kV 某變電站163 電流互感器設(shè)備型號(hào)為 LCWD2-110，設(shè)備類型為油紙電容型，額定電壓為110 kV，額定電流為100 A，對(duì)163 電流互感器進(jìn)行絕緣油色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)163 電流互感器A、B 相中絕緣油中乙炔含量超出2 ul/L 的注意值，分別達(dá)到了2.3 ul/L、2.1 ul/L，通過查閱上次色譜測(cè)試值，發(fā)現(xiàn)乙炔含量與上次測(cè)試值對(duì)比有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，為觀察設(shè)備故障發(fā)展情況，開展了數(shù)次色譜跟蹤測(cè)試試驗(yàn)。

圖1 163電流互感器A相乙炔含量變化趨勢(shì)圖

圖2 163電流互感器B相乙炔含量變化趨勢(shì)圖

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，163 電流互感器A、B 相絕緣油中乙炔含量已經(jīng)超出2 ul/L 的注意值，分別達(dá)到了2.3 ul/L、2.1 ul/L，從圖1、圖2 可以清楚的看出近幾次乙炔測(cè)試數(shù)據(jù)有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，通過圖1、圖2 斜率的對(duì)比，近幾次的測(cè)試數(shù)據(jù)變化速率A 相明顯變化的比B 相的快，在一定程度上表示A 相故障的發(fā)展速度較B 相的快。

2 故障類型判斷

對(duì)于充油電氣設(shè)備，絕緣油中色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)乙炔，一般可分為設(shè)備內(nèi)部存在過熱故障和放電故障這兩類，若設(shè)備存在放電故障時(shí)絕緣油中會(huì)伴隨著氫氣含量的增加，乙炔含量較高，但從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出絕緣油中氫氣含量保持穩(wěn)定，無增長(zhǎng)趨勢(shì)，雖從絕緣油中檢測(cè)出乙炔氣體，但乙炔含量值相對(duì)較低，所以基本可以排除設(shè)備內(nèi)部存在放電故障的可能性。

2.1 溶解氣體分析解釋表

根據(jù)DL/T722-2014 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，附錄B.1：溶解氣體分析解釋表中注明，C2H2/C2H4＜0.2，CH4/H2＞1，C2H4/C2H6＞4 為大于700℃的高溫過熱故障，以2017 年3 月23 日A 相數(shù)據(jù)為例，C2H2/C2H4=2.3/48.6=0.047 ＜0.2，CH4/H2的 比 值 因?yàn)殡娏骰ジ衅鳉錃夂炕狄恢陛^高，卻未發(fā)生明顯增長(zhǎng)，故H2的比值用本次的氫氣含量減去上次的氫氣含量之差，CH4/H2=6.8/（180-174.41）=1.22 ＞1，C2H4/C2H6=48.6/2.9=16.76＞4，判斷為大于700℃的高溫過熱性故障，B相計(jì)算結(jié)果與A 相相同。

2.2 立體圖示法

根據(jù)DL/T 722-2014 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，附錄C.1：立體圖示法進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，以2017 年3 月23 日A 相數(shù)據(jù)為例，C2H2/C2H4=0.047，CH4/H2=1.22，C2H4/C2H6=16.76，這三個(gè)比值正好落在圖3 中的T3區(qū)域中，有此判斷故障類型為大約700℃的高溫過熱故障，B 相計(jì)算結(jié)果與A 相相同。

圖3 立體圖示法

圖4 大衛(wèi)三角形法

2.3 大衛(wèi)三角形法

根據(jù)DL/T 722-2014 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，附錄C.2：大衛(wèi)三角形法進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，以2017 年3 月23 日A 相數(shù)據(jù) 為 例，C2H2/（C2H2+CH4+C2H4）=3.98%，CH4/（C2H2+CH4+C2H4）=11.79%，C2H4/（C2H2+CH4+C2H4）=84.23%，這三個(gè)比值正好落在圖4 中的T3 區(qū)域中，有此判斷故障類型為大約700℃的高溫過熱故障，B 相計(jì)算結(jié)果與A相相同。

2.4 特征氣體法

根據(jù)DL/T 722-2014 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，10.1 特種氣體法進(jìn)行判斷，色譜分析數(shù)據(jù)中主要特征氣體為CH4和C2H4，163 電流互感器A、B 相兩相絕緣油中甲烷和乙烯之和分別為55.48 ul/L、53.6 ul/L，兩者之和占總烴的91.76%、83.75%，隨著故障點(diǎn)溫度的增加C2H4的含量急劇增加，從色譜跟蹤檢測(cè)數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出C2H4的含量較CH4的含量打得多，故判斷故障點(diǎn)溫度大于700℃，根據(jù)哈斯特氣體分壓-溫度關(guān)系圖可知絕緣油中只有在熱點(diǎn)溫度接近1000℃時(shí)才生成C2H2，163 電流互感器A、B 相中均檢測(cè)出了C2H2，有此判斷163 電流互感器A、B 相故障類型為大約700℃的高溫過熱故障。

圖5 哈斯特氣體分壓-溫度關(guān)系圖

3 故障原因分析

為進(jìn)一步分析設(shè)備內(nèi)部存在的故障，查閱了163 電流互感器高壓電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)163電流互感器A、B 相存在介質(zhì)損耗因素超標(biāo)的情況，從2013 年開始，163 電流互感器介質(zhì)損耗開始超出標(biāo)準(zhǔn)值，而且以介質(zhì)損耗測(cè)試數(shù)值較大的電流互感器絕緣油中檢測(cè)出了乙炔，介質(zhì)損耗數(shù)值越大乙炔含量也相對(duì)越高，變化趨勢(shì)也越大。介質(zhì)損耗因素測(cè)試值超過標(biāo)準(zhǔn)值的原因有以下三個(gè)：

1）設(shè)備密封不良導(dǎo)致內(nèi)部絕緣整體受潮[6-10]，一般可以通過檢測(cè)絕緣油的微水含量和查閱高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的繞組及末屏的絕緣電阻可以間接的加以判斷，取樣對(duì)163 電流互感器A、B相進(jìn)行絕緣油微水分測(cè)試，測(cè)試結(jié)果可以看出絕緣油水分均未超出規(guī)程要求的35 mg/L 的注意值，查閱高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的繞組及末屏的絕緣電阻也在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，證明TA 密封良好，沒有進(jìn)水受潮現(xiàn)象。

2）內(nèi)部絕緣油老化，致使電流互感器整體絕緣性能下降導(dǎo)致介質(zhì)損耗超標(biāo)。通過取樣對(duì)163 電流互感器A、B 相進(jìn)行酸值、體積電阻率、介質(zhì)損耗因數(shù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果可以看出絕緣油酸值、體積電阻率、介質(zhì)損耗因數(shù)均未超出規(guī)程要求值，故可以排除設(shè)備內(nèi)部絕緣油老化的可能性。

3）設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)絕緣自然老化導(dǎo)致絕緣性能下降的情況，163 電流互感器運(yùn)行年限較長(zhǎng)，存在內(nèi)部絕緣老化可能性很大。

綜上所述，導(dǎo)致110 kV 油浸式電流互感器絕緣油中乙炔含量超注意值的原因是由于設(shè)備運(yùn)行年限較長(zhǎng)致使設(shè)備內(nèi)部絕緣出現(xiàn)老化情況，介質(zhì)損耗因素超標(biāo)，絕緣老化后設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)過熱情況，較高的溫度致使絕緣油發(fā)生分解產(chǎn)生乙炔氣體。

4 結(jié)束語

油浸式電流互感器絕緣油中乙炔含量超標(biāo)應(yīng)引起足夠的重視[11-12]，運(yùn)行中的互感器油色譜分析中出現(xiàn)乙炔時(shí)，需加強(qiáng)對(duì)互感器油色譜的跟蹤測(cè)試，分析具體原因；根據(jù)《Q/CSG1206007-2017 電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程》要求：當(dāng)電流互感器絕緣油中乙炔含量超過注意值時(shí)，應(yīng)考慮更換，足見電流互感器絕緣油中檢測(cè)出乙炔且超標(biāo)的故障嚴(yán)重程度，現(xiàn)實(shí)工作中導(dǎo)致電流互感器絕緣油中乙炔含量超注意值的原因有很多，設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)高溫過熱和放電性故障時(shí)絕緣油中均能檢測(cè)出乙炔的存在，通過絕緣油色譜數(shù)據(jù)分析可以判斷色譜內(nèi)部存在的故障類型但無法準(zhǔn)確判斷故障部位，為準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障部位還需結(jié)合高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。