110kV變電站電流互感器故障原因分析

文俊杰

摘要：電流互感器在變電站及發(fā)電廠均發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠?qū)崿F(xiàn)小電流的轉(zhuǎn)化。但受多方面因素的影響，很容易出現(xiàn)一些故障問題，影響變電站運行質(zhì)量。本文對電流互感器電子式電流互感器進行了介紹，對110kV變電站中的電流互感器故障進行了分析，總結(jié)了相應(yīng)對策，以期更好的指導電流互感器故障問題的解決，保證110kV變電站安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;電流互感器;故障分析

引言：

引發(fā)電流互感器故障的原因多種多樣，例如絕緣脫氣和絕緣干燥處理不到位、引線接頭部分導電、芯棒絕緣損壞等，影響了電力系統(tǒng)的正常工作，危害工作人員的安全。對電流互感器的故障進行研究，可以對電流互感器故障進行準確的診斷和處理，做好防范工作，確保110kV變電站電流互感器穩(wěn)定運行。

1、電子式電流互感器的分類和基本結(jié)構(gòu)

1.1有源型電子式電流互感器

有源型電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理，將互感器的兩端直接接在電源和主回路中的一種互感器的接線形式。有源型電流互感器的一次傳感器介質(zhì)為線圈，主要分為空心線圈（羅氏線圈）、低功率鐵心線圈與羅氏線圈的組合線圈，通過將線圈套在一次導體之上，利用法拉第的電磁感應(yīng)原理，最終將線圈二次側(cè)輸出的電壓值與所測量的一次電流值匯入采集單元，由采集單元完成A/D轉(zhuǎn)換等處理后，經(jīng)由光纖介質(zhì)快速輸入到合并單元，再由合并單元將輸入信號經(jīng)過同步的處理，通過光纖發(fā)送給保護、測控、計量電表等電力裝置。

有源型電流互感器的信號輸出無需二次轉(zhuǎn)換，直接接入二次設(shè)備，可廣泛應(yīng)用在柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜和柱上開關(guān)的三相套管上，用于三相電流和零序電流的計量、測量和保護，但其高壓側(cè)電子器件需由電源供電才能開始工作，也造成了有源型電流互感器無法擺脫對外源依賴的弊端。

1.2無源型磁光玻璃電子式電流互感器

磁光玻璃電子式電流互感器基于法拉第磁旋光效應(yīng)原理，將磁光玻璃作為一次傳感器的傳輸介質(zhì)，由于不具備鐵磁性材料，因此消除了傳統(tǒng)互感器磁滯、磁飽和的現(xiàn)象，也改變了有源型電子互感器需電源供電的局限，實現(xiàn)了無源化、自供電的工作特點。

無源型磁光玻璃電子式電流互感器通過偏振光的偏振面在磁光玻璃中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，另處于低電位的光源發(fā)出的偏振光經(jīng)光纖傳輸至高壓側(cè)，與此同時一并輸入到被測電流產(chǎn)生的磁場中，從而達到高效的信號傳輸，實現(xiàn)良好的保護和測量功能。雖然無源型磁光玻璃電子式電流互感器穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性都大大提高，但是其晶體式的一次傳感器會由于溫度的異常變化而出現(xiàn)電光感應(yīng)誤差，從而對其工作的穩(wěn)定性構(gòu)成損害。

1.3無源全光纖電子式電流互感器

全光纖電子式電流互感器與磁光玻璃電子式電流互感器同屬于無源型，一次傳感器的介質(zhì)為光纖環(huán)。依據(jù)法拉第的磁光效應(yīng)，電流所產(chǎn)生的磁場會使光纖環(huán)中的偏振光角度發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而形成一定的相位差，經(jīng)過反射鏡的傳輸后，左圓偏振光與右圓偏振光會進行相互的轉(zhuǎn)化，當信號通過光纖環(huán)后，相位差會加倍，而相位變化信息會經(jīng)過相位調(diào)制器，形成具有相同偏振方向的分量，而這些干涉信號會經(jīng)耦合器后被探測器接收。從而實現(xiàn)動態(tài)范圍大、頻域響應(yīng)范圍寬、靈敏度高的測量優(yōu)勢。

2、110kV變電站電流互感器的故障分析

2.1局部放電造成的損壞

在正常工作條件下，電流互感器內(nèi)部電壓分布比較均勻，但由于生產(chǎn)工藝技術(shù)不達標，存在電容屏錯位、絕緣包繞松緊度不合格、電容極板粗糙、絕緣部位的U型卡固定過于緊密、絕緣損傷等問題。或者電流互感器基板上鋁箔板并未設(shè)置針孔，使設(shè)備在運行中進行非真空注油后，大量的氣泡存儲在電容屏中，影響內(nèi)部電場的均勻分布，在一些電容屏中必須要承受很大的電場作用，進而引發(fā)強烈的局部放電。

2.2絕緣熱擊穿

由于110kV電流互感器的工作性質(zhì)，這就要求其必須承受較大的電流和高電壓，在長期高負荷運行的過程中，內(nèi)部絕緣介質(zhì)會出現(xiàn)嚴重的損耗，在電流熱效應(yīng)的作用下還會增大互感器絕緣介質(zhì)的溫度，極易出現(xiàn)電流互感器故障問題。發(fā)生故障后，會加劇互感器的熱損耗，最終出現(xiàn)絕緣熱擊穿的后果。

2.3電流互感器二次負荷過大

在電流互感器的實際二次負荷偏大時，二次電壓會有明顯提升，進而導致出現(xiàn)較大勵磁電流，使電流變換的誤差增加。電力系統(tǒng)故障下，電流互感器的一次電流值會顯著上升，超過標準值，并且內(nèi)部的鐵芯會上升至飽和狀態(tài)，無法滿足繼電保護要求，進而有幾率引起保護誤動。電流互感器在實際運行中，二次回路處于開路狀態(tài)，會導致難以形成二次電流，進而無法去磁，加之互感器所用鐵芯本身的磁密性相對較強，可加大二次電壓，毀壞設(shè)備，危害安全。

3、電流互感器故障預(yù)防

實現(xiàn)電力系統(tǒng)中的一次大電流向二次小電流的轉(zhuǎn)變是電流互感器的主要作用，主要作用原理為電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)變前后電流成正比，并將其輸入到繼電保護裝置、測量儀表中。預(yù)防電流互感器的故障的對策措施主要包括以下幾種：

3.1電流互感器電介質(zhì)損耗因數(shù)曲線測試

充分的理解和掌握當前新預(yù)試規(guī)程，對互感器的電介質(zhì)損耗因數(shù)（U-tanδ）進行測試，規(guī)程中明確指出并不能將U-tanδ較小或大于0.8%為依據(jù)，來判斷CT絕緣是否存在缺陷與否。在實際工作過程中，會出現(xiàn)如下狀況：1）過分重視電流互感器電介質(zhì)損耗因數(shù)的增大，忽視了損耗因數(shù)變小的情況;2）遇到設(shè)備本身生產(chǎn)工藝不達標，質(zhì)量不合格的問題，要對同批次和廠家的設(shè)備進行統(tǒng)一性的檢測。針對這兩大問題，均要將試驗電壓逐漸提升至Um/3，測試出互感器電介質(zhì)損耗因數(shù)，得到tanδ的變化值，還需要將過往記錄中發(fā)生較大變化的tanδ超標狀況進行分析，當變化值≥0.3%，就需要進行tanδ因數(shù)曲線測試。

3.2靈活運用相應(yīng)的故障診斷技術(shù)方法

在排查電流互感器故障時，如果出現(xiàn)二次開路的問題，要明確判斷故障的開路、回路電流歸屬于哪一組，并查看是否會對保護造成干擾，將故障狀況匯報給調(diào)度員，消除誤動保護。檢測互感器設(shè)備必須要切斷電源，注重對二次回路的檢查，采取有效的措施處理二次開路問題，應(yīng)利用絕緣工具、絕緣墊等安全防護設(shè)施，在保障維護安全的前提下，將一次負荷電流降低，達到二次回路電壓減小的目的，以圖紙為依據(jù)，詳細檢測線路接線準確性，排查二次開路狀況。如果發(fā)現(xiàn)電力互感器出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，要及時將負荷轉(zhuǎn)移到其他位置，切斷電源，在距離互感器較近位置的試驗端子處進行檢測，查看二次短路時的開路點狀況。

結(jié)語

電流互感器同其他電氣設(shè)備相連，一旦電流互感器出現(xiàn)故障問題，就會影響其他設(shè)備的穩(wěn)定工作，導致整個電力系統(tǒng)無法正常運行。因此一定要加強對電流互感器故障的重視，分析和研究引發(fā)故障的原因，靈活的運用故障診斷方法，并做好相關(guān)的預(yù)防工作，從根本上消除故障隱患，從而保證電網(wǎng)的高效運行。

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（作者單位：新疆風能有限責任公司）