220kV倒立式电流互感器的故障原因分析_姚锡钦.pdf

220kV 倒立式电流互感器的故障原因分析姚锡钦（浙江工贸职业技术学院,浙江 温州 325000）摘要：本文中作者介绍了倒立式电流互感器的结构、绝缘特点及工作原理，结合试验数据、故障现象、解体检查情况，分析了其故障原因，并提出了运维方面的建议。关键词：倒立式电流互感器；分析；建议中图分类号：TM452文献标识码：B文章编号：10018425（2023）03007303Fault Analysis of 220kV Inverted Current TransformerYAO Xi-qin（Zhejiang Industry&Trade Vocational Collage,Wenzhou 325000,China）Abstract：In this paper,the author introduces the structure,insulation characteristics andworking principle of the inverted current transformer.Based on the test data,fault phe-nomenon and disassembly inspection,the fault causes are analyzed,and the sugges-tions on operation and maintenance are presented.Key words：Inverted current transformer;Analysis;Suggestion1 引言电流互感器依据电磁感应原理，能将一次绕组的大电流变换成二次绕组的小电流，供仪表、继电保护使用，倒立式电流互感器因动热稳定性高、成本较低、散热性能较好等特点，广泛应用于220kV、500kV变电站，是变电系统中使用较多的重要电气设备，其绝缘性能直接影响电力系统的安全、可靠运行。本文中笔者介绍了一起浙江某220kV变电站220kV线路进线A相倒立式电流互感器故障，分析了故障原因，并提出了相关建议。2 结构特点倒立式电流互感器主要由一次导杆、二次绕组、铁心、金属膨胀器、储油柜、瓷套、器身等组成。结构显著特点是设备上端大底部小，二次绕组、一次导杆组装在设备的头部，如图1所示。一次导杆从设备头部铁心环心穿过，二次绕组绕于头部铁心上并置于二次绕组屏蔽罩内，通过直线部下引到设备底部，主绝缘包扎在二次绕组的外侧，内设有多层导电或半导电的电屏，每一对电容屏间电容值基本相同，把油纸绝缘分为多个绝缘层，保证在电屏之间的电压均匀分布。最外层的电屏即高压电屏承受高电压，器身一般采用铸铝材质起支撑作用，作为主绝缘末屏接地即地电屏，如图2所示。头部铁心和三角部位主绝缘一般采用绝缘纸三角形工艺包扎，直线部位采用绝缘纸直线包扎，目前绝缘纸三角包扎都是人工手工完成，无法机械化，容易起褶皱，对工人技术工艺要求较高，质量较难控制图1倒立式互感器结构图TRANSFORMER第 60 卷 第 3 期2023 年 3 月Vol.60MarchNo.32023基金项目:浙江工贸职业技术学院“双高”建设和姚锡钦大师工作室建设DOI:10.19487/ki.1001-8425.2023.03.013第 60 卷和保障。铁心成环状卷，一次绕组从环心穿过，二次绕组绕制在铁心上，铁心外层被铝壳包裹，形成地电屏，地电屏外包裹绝缘纸后浸渍在油中，形成油纸绝缘结构，如图3所示。3 故障现象浙江某220kV变电站220kV线路进线A相电流互感器异常，型号为IOSK245，倒立式电流互感器，设备最高电压252kV,绝缘水平460/1050kV，额定短时热电流63kA（3s），额定动稳定电流160kA，2006年出厂，后停电检查发现：（1）电流互感器瓷套表面和外观目测正常、无电弧灼伤痕迹；（2）金属膨胀器及油位正常；（3）电流互感器本体二次绕组端子箱内末屏内部引出软铜线与环氧树脂绝缘处有明显黑色碳化的放电烧损，有少量的渗漏油痕迹，如图4和图5所示；本体端子箱内端子排上的末屏接地线松动脱落。4 试验数据试验数据见表1。结合故障现象和试验数据，可推测：（1）末屏绝缘电阻为50M，说明末屏处绝缘已被破坏；（2）介质损耗和电容量无法测量，说明末屏处绝缘被严重破坏，导致无法取得介质损耗电流信号，也有可能互感器头部铁心和三角部位主绝缘包扎工艺不良起褶皱，绝缘部分被烧损；（3）测量一次绕组对末屏的绝缘电阻值良好，相当于在电流互感器电容屏组上施加直流电压测量直流电流，只要有一个电容屏绝缘良好，所反映的绝缘电阻就是这个绝缘良好的电容屏，绝缘电阻对局部缺陷不灵图2倒立式电流互感器绝缘剖面图图3倒立式电流互感器环部剖视图图4电流互感器内部末屏引线图5电流互感器本体二次端子箱试验对象一次绕组对末屏末屏对地及外壳绝缘电阻/M介质损耗/%电容量/pF绝缘电阻/M备注A10000无法测量无法测量50GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准规定测量电容型电流互感器末屏对外壳（地）的绝缘电阻值不宜小于1000MB100000.433281.15000C100000.431279.85000表1电流互感器试验数据74姚锡钦：220kV 倒立式电流互感器的故障原因分析第 3 期收稿日期：2022-12-13作者简介：姚锡钦（1978-），男，浙江温州人，高级技师、实验师。敏，不能有效判别主绝缘的电容屏绝缘良好。5解体检查及原因分析将该220kV倒立式互感器解体，切开设备头部和一次绕组，发现高压电屏头部和直线部位主绝缘表面光滑,绝缘保护层完好，无损伤（图6和图7）；环状头部和直线部位铝铸件金属表面光滑无放电痕迹，且绝缘纸也无放电烧伤痕迹（图8），说明主绝缘部分绝缘良好，无放电迹象；拆除电流互感器时，发现与其连接的管状母线未放阻尼线。通过试验数据、故障现象及解体检查，判断此次故障原因系电流互感器的一次绕组电流较大，因与其连接的管状母线未放阻尼线导致机械振动较大，长时间的机械振动造成设备本体二次端子箱末屏接地线脱落，使得内部末屏引出软铜线产生较高的悬浮电位，在电场作用下，绝缘较薄弱处绝缘劣化，最终放电击穿，产生明显的碳化和烧结痕迹。6 结束语针对倒立式电流互感器的结构和绝缘特点，提出以下建议。1）加强对设备的带电红外线检测，特别是末屏处的温度测量，通过同类设备和相间设备的温度比较判别。2）加强设备的预防性试验及管理，特别是在末屏试验结束后，用万用表测量接地线的接地阻值，确保末屏接地线接地牢固可靠。3）加强倒立式电流互感器设备的巡视力度，现场重点查勘设备的油位、渗漏油和机械振动情况。4）加强对历史试验数据的管理，结合反事故措施，对末屏介质损耗和电容量定期检测，实现历史数据对比，特别是末屏的电容值变化能较灵敏反映末屏的电容屏绝缘状况。参考文献：1唐庆华，王楠，马小光，等.一起500kV油浸倒立式电流互感器故障分析J.电气应用，2015,34（10）：54-57.2GB 50150-2016，电气装置安装工程电气设备交接试验标准S.3王学锦，蔡建辉，黄友滔，等.电容型电流互感器介损异常情况及分析J.变压器，2007，44（9）：45-46.4王振华，牟涛，周东杰，等.基于电子式互感器的分布式行波测距装置J.电力电容器与无功补偿，2022,43(4):139-144.5陈一悰，刘坤雄，冯雅琳，等.电容式电压互感器谐波监测技术综述J.电力电容器与无功补偿，2022,43(5):70-75.6王欢，周峰，冯凌，等.电场对电容式电压互感器误差影响机理分析及验证研究J.电力电容器与无功补偿，2021,42(1):88-94.7王琼，车传强，张建英，等.电流互感器批量缺陷的成因诊断分析和模拟试验研究J.电力电容器与无功补偿，2021,42(2):48-53.8彭雄伟，姜越岭，洪源平，等.田湾核电站主变压器保护用TPY级电流互感器的选型分析J.变压器，2022，59(1):50-53.9李佳琪，咸日常，张宁，等.一起电流互感器绝缘故障引发停电事故的分析与处理J.变压器，2022，59(2):51-55.图6环状头部绝缘部位图7直线部分绝缘部位图8头部和直线部分铝铸件金属表面无电弧灼伤痕迹本文彩图可以网上浏览，网址见本期22页75