油浸式電流互感器批次缺陷分析及對策

徐 鵬，曹雅榕，崔光魯，甘 強(qiáng)，陳 昊

(1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102；2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電公司，江蘇 南京 210012)

0 引言

電流互感器是電力系統(tǒng)保護(hù)和測量的主要設(shè)備，其可靠運(yùn)行對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定有著重要影響。近年來，油浸式電流互感器在運(yùn)行過程中事故頻發(fā)，導(dǎo)致設(shè)備停役及電網(wǎng)運(yùn)行方式變更，給相關(guān)地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了壓力。

文獻(xiàn)[4]針對一起某500 kV油浸倒置式電流互感器故障，結(jié)合同批次產(chǎn)品試驗(yàn)情況分析故障成因，對設(shè)備的絕緣損壞預(yù)警具有重要意義。

文獻(xiàn)[5]基于油浸倒置式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對產(chǎn)品工藝及運(yùn)行特性展開，得出了事故可能存在的原因。

文獻(xiàn)[6]從油浸倒置式電流互感器絕緣設(shè)計(jì)的三個關(guān)鍵部位出發(fā)，對電流互感器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生缺陷的原因展開分析，對提升設(shè)備的專業(yè)管理水平具有重要指導(dǎo)意義。

1 存在缺陷

2020年11月，某500 kV變電站5042和5043號間隔停電檢修期間，通過色譜檢測發(fā)現(xiàn)50421號電流互感器C2H2含量為：A相0.1 μL/L，B相和C相均為0；50431號電流互感器C2H2含量為：A相0.1 μL/L，B相和C相均為0。

50421和50431號電流互感器型號為OSKF-550，2002年出廠，2003-06-10投運(yùn)。

由于該型電流互感器存在安全隱患，故結(jié)合停電檢修完成更換，拆除的設(shè)備返廠進(jìn)行試驗(yàn)、拆解和分析。

2 返廠診斷試驗(yàn)

該 批 次 編 號 為880154，880156，880163和880165號的4臺電流互感器被拆除返廠。其中，880163和880165號產(chǎn)品返廠取油樣后進(jìn)行了拆解分析；880154和880156號產(chǎn)品返廠取油樣后進(jìn)行了診斷試驗(yàn)和拆解分析。4臺產(chǎn)品返廠后油樣檢測結(jié)果見表1。

表1 4臺產(chǎn)品返廠后油樣檢測結(jié)果 μL/L

返廠后4臺產(chǎn)品油樣復(fù)測結(jié)果顯示油中均存在微量C2H2。

分別對880154和880156號產(chǎn)品進(jìn)行了高壓介損和電容量測試、交流耐壓試驗(yàn)、雷電沖擊、操作沖擊試驗(yàn)等診斷試驗(yàn)，均未見明顯異常。

沖擊完成后補(bǔ)做了局放測試，其結(jié)果如下。

(1) 第一次試驗(yàn)：測試整體局放。試驗(yàn)方法：平衡法(880154和880156號產(chǎn)品)，起始電壓：381 kV，幅值8 pC。

(2) 第二次試驗(yàn)：測試頭部局放。試驗(yàn)方法：平衡法(880154和/880156號產(chǎn)品)，未見明顯局放信號。

(3) 第三次試驗(yàn)：測試直線段局放。試驗(yàn)方法：平衡法(880154和880156號產(chǎn)品)，起始電壓：450 kV，幅值：8 pC。

(4) 第四次試驗(yàn)：測試直線段局放。試驗(yàn)方法：平衡法(880156及同型號備品電流互感器)，起始電壓：460 kV，幅值：8 pC。

(5) 第五次試驗(yàn)：測試直線段局放。試驗(yàn)方法：平衡法(880154及同型號備品電流互感器)，起始電壓：500 kV，幅值：8 pC。

根據(jù)局放測試結(jié)果，初步判斷放電位置位于電流互感器器身高壓屏與第二屏之間或者直線段電容部分。為進(jìn)一步查明電流互感器油中C2H2含量異常的原因，對這4臺產(chǎn)品進(jìn)行解體檢查。

3 解體分析

4臺產(chǎn)品解體檢查主要流程為：放油→拆除膨脹器→拆除二次端子箱→拆除密封板→檢查二次引線→拆除一次導(dǎo)體→吊出器身并拆除外殼→檢查器身高壓屏→尋找可能存在的擊穿點(diǎn)，并在擊穿點(diǎn)附近逐層撥開絕緣紙→電容屏解體檢查。

該電流互感器器身由外向內(nèi)布置依次為高壓電容屏、中間電容屏和鐵心罩殼。高壓電容屏外部有一層皺紋紙，與絕緣油配合形成高壓屏與儲油柜之間的絕緣。高壓電容屏由兩層半導(dǎo)體紙和夾在半導(dǎo)體紙中間的銅帶層構(gòu)成，高壓電容屏與中間電容屏，以及中間電容屏與鐵心罩殼之間，布置了一定厚度的電纜紙，與絕緣油配合，構(gòu)成了電流互感器的主絕緣。

為便于放電點(diǎn)定位表述，引入定義時(shí)鐘的概念。面對電流互感器正立時(shí)P1側(cè)，以器身中心位置為表盤中點(diǎn)，順時(shí)針走向，器身頂部為0點(diǎn)鐘，鐵心屏蔽罩殼與二次引線管連接位置，即器身“脖子”處為6點(diǎn)鐘。

3.1 880163號產(chǎn)品拆解

(1) 解體檢查發(fā)現(xiàn)，880163號產(chǎn)品P1和P2之間，高壓屏外弧面存在明顯放電痕跡，放電點(diǎn)位于弧面7點(diǎn)方向。器身表面7～9點(diǎn)方向存在大面積黑色痕跡。一側(cè)放電點(diǎn)貫穿一層皺紋紙和一層半導(dǎo)體紙，至半導(dǎo)體紙下方對應(yīng)位置的銅帶錫焊處結(jié)束，未傷及銅帶下部的半導(dǎo)體紙；另一側(cè)放電點(diǎn)貫穿一層皺紋紙、一層半導(dǎo)體紙、一層銅帶以及銅帶下部的一層半導(dǎo)體紙，半導(dǎo)體紙對應(yīng)位置下部的電纜紙表面存在斑點(diǎn)狀黑色碳化痕跡。

(2) 檢查儲油柜內(nèi)發(fā)現(xiàn)與器身放電位置相對應(yīng)的下儲油柜內(nèi)部存在放電痕跡，且放電位置下部存在局部黑色痕跡，與器身表面的黑色痕跡位置相對應(yīng)，疑似器身與下儲油柜擠壓和摩擦所致。

3.2 880165號產(chǎn)品拆解

880165號產(chǎn)品器身高壓屏皺紋紙表面可見大量黑色痕跡，位于器身7～8點(diǎn)方向，但未見明顯放電跡象。P1側(cè)三角區(qū)腳環(huán)電纜紙表面可見一處疑似放電痕跡，位于器身6～7點(diǎn)方向，距離P1側(cè)“脖子”直線距離約40 cm，未貫穿該層電纜紙，對應(yīng)疑似放電痕跡位置上部半導(dǎo)體紙也未見明顯異常，下部電纜紙表面存在斑點(diǎn)狀黑色碳化痕跡。

3.3 880154號產(chǎn)品拆解

880154號產(chǎn)品P1和P2之間外弧面可見多處針狀小孔，針狀小孔位于弧面7～8點(diǎn)方向。

共有5處區(qū)域出現(xiàn)針狀小孔，小孔成排排列，對應(yīng)位置為銅帶邊緣，部分小孔已貫穿皺紋紙。初步認(rèn)為是器身與儲油柜的接觸、擠壓和磨損所致。

3.4 880156號產(chǎn)品拆解

880156號產(chǎn)品P1和P2之間外弧面可見小范圍黑色痕跡，位于弧面7～8點(diǎn)方向。皺紋紙表面磨損嚴(yán)重，兩層皺紋紙壓接處存在一處穿孔，皺紋紙壓痕位置對應(yīng)下部半導(dǎo)體紙有擠壓和褶皺現(xiàn)象。

P1側(cè)8～9點(diǎn)方向電纜紙表面存在一處疑似放電點(diǎn)，未貫穿電纜紙，對應(yīng)位置上部半導(dǎo)體紙及下部第二層絕緣紙未見放電痕跡。

3.5 同期同型電流互感器對比

同期開展解體的同型號產(chǎn)品包括：500 kV某A變 編 號 為2000/411039，2000/411040和2000/411041號的產(chǎn)品，以及500 kV某B變編號為2000/411026號的產(chǎn)品，檢查儲油柜內(nèi)部及器身未見擠壓或摩擦痕跡。同期開展解體的其他同型產(chǎn)品放電和擠壓情況對比見表2。

表2 同期同型電流互感器對比

某A變及某B變產(chǎn)品儲油柜內(nèi)部墊塊集中布置，墊塊對應(yīng)器身位置為P1和P2之間弧面3～5點(diǎn)及7～9點(diǎn)方向。而本次解體產(chǎn)品儲油柜內(nèi)部墊塊布置方式為：以一次導(dǎo)桿為界，上下各有兩片墊塊，墊塊未集中布置，與上述某A變及某B變墊塊布置方式有所不同。

由此可得出，某500 kV變電站50431和50421號電流互感器器身與儲油柜之間存在不同程度的磨損，其中880163和880154號產(chǎn)品器身磨損較為嚴(yán)重，880156和880165號產(chǎn)品磨損程度次之。

由于該批電流互感器儲油柜內(nèi)墊塊未集中布置，導(dǎo)致器身P1和P2之間弧面與下儲油柜間隙較小，在安裝或者長距離運(yùn)輸過程中弧面6～9點(diǎn)鐘位置與儲油柜存在不同程度的擠壓和摩擦，使器身表面有所損傷。

4 結(jié)束語

綜上所述，造成本次電流互感器油中產(chǎn)生C2H2的原因?yàn)殡娏骰ジ衅髌魃砼c儲油柜之間的擠壓和摩擦造成局部皺紋紙損傷。由于高壓屏距離儲油柜較近，在高頻過電壓下，局部皺紋紙發(fā)生擊穿產(chǎn)生微量C2H2，同時(shí)放電伴隨的高溫可能造成半導(dǎo)體紙的碳化擊穿，進(jìn)而造成電纜紙的損傷。為提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，提出如下建議。

(1) 梳理現(xiàn)役同型號油浸倒置式電流互感器近期的油色譜情況，做好隱患排查工作，對于油中C2H2含量較高或者躍變幅值較大的電流互感器予以重點(diǎn)關(guān)注。

(2) 針對同型號油浸倒置式電流互感器定期開展色譜普測工作，并根據(jù)色譜情況確定整改重點(diǎn)，合理安排更換計(jì)劃。