一起500 kV电流互感器渗油故障原因分析及处理

2014-07-05尹显贵

电力安全技术 2014年10期

尹显贵

(阳城国际发电有限责任公司，山西晋城 048102)

0 引言

为保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。由于一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，因此需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流，提供给测量仪表和保护装置使用。在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流；另外，线路上的电压比较高，如果直接进行测量是非常危险的。电流互感器可起到变流和电气隔离的作用，是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。电流互感器将大电流按比例转换成小电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接入测量仪表、继电保护等。油浸式电流互感器的漏油现象比较普遍，当电流互感器严重缺油时，就会使电流互感器的线圈暴露在空气中，导致其绝缘强度降低，引起电流互感器内部绝缘击穿。此时，不仅可能使电流互感器烧毁爆炸；而且高压还可能串到二次侧，烧毁二次保护设备，严重危及机组设备及人员人身安全。

1 故障经过

2013-04-16T16:20，某电厂网控运行人员巡检500 kV升压站设备时，发现5034开关A相电流互感器存在严重渗油现象，随之通知变电班检修人员。变电班人员迅速赶到现场，初步检查发现是电流互感器上部储油柜处渗油，渗油速度大约10滴/min。由于网控运行人员发现及时，在电流互感器下方用高倍望远镜观察，发现电流互感器的油位并未下降。但为了保证机组设备及人员人身安全，避免因电流互感器漏油发生重大事故，值长迅速向调度中心申请将设备停电，并立即组织变电班检修人员对设备进行全面检查。

2 故障分析

油浸式电流互感器发生渗油故障可细分为以下几种情况。

(1)密封渗漏油。若密封垫弹性尚好，可能是压缩量不一致原因导致渗漏油，应均匀紧固螺栓,确保压缩量一致；若仍漏油，可能是密封面加工不良或有杂质，应将密封垫取下处理或更换。

(2)材质不良或焊接渗漏油。如储油柜有沙眼或焊接渗油，可采用堵漏胶或电焊的办法进行处理。为避免影响油的色谱分析结果，电焊堵漏后必须换油。若膨胀器焊缝处渗油，应进行更换或补焊。

(3)二次小套管渗油。紧固渗油套管的压紧螺母，或轻轻打开螺母，在螺杆上缠绕生料带，涂密封胶后再紧固，以防沿螺纹渗油。渗油严重时，应更换为有防渗密封结构的套管。

根据上述几种情况，在该设备停电后，变电班检修人员对其进行详细检查，发现是从储油柜上部金属膨胀器呼吸管处渗油。初步分析认为，导致电流互感器漏油的原因有以下几种可能：

(1)此油浸式电流互感器发生内部故障，导致油位升高而漏油；

(2)储油柜密封元件老化或膨胀器老化而存在缺陷，引起漏油；

(3)储油柜补偿容积设计不符合现场要求，由于昼夜温差较大产生的热胀冷缩作用，导致漏油。

电流互感器故障前后试验数据如表1，2所示。

表1 故障前电流互感器试验数据

表2 故障后电流互感器试验数据

从表1，2可知，电流互感器故障前后的试验数据相差不大。因此，可以排除因电流互感器发生内部故障导致油位升高而漏油的可能。

该电流互感器为沈阳变压器有限责任公司生产的LB2-500W2型正立油浸式电流互感器，主要由油箱、瓷套、储油柜、膨胀器和器身组成。一次导体为全铝构件，一次绕组由2个彼此绝缘的半圈铝管拼成整圈，构成2匝，并弯成“U”型，4个端口皆引出储油柜外。二次绕组置于“U”型一次绕组的L1（P1）侧，有多种组合，测量级准确级有0.2级，保护级准确级有5P级和TPY级等，全部部件都浸在变压器绝缘油中。该设备于1998年10月投入运行使用，至今已投入运行长达15年。

由于该地区昼夜温差较大，储油柜的补偿容积是根据总油重及使用地区的最高、最低环境温度来计算的。即：

式中：

V——储油柜的补偿容积，L；

G——总油重，kg；

g——油的密度0.9，kg/L；

f——油体积补偿参数；

a——油体积膨胀系数，a=0.000 733；

Δt——使用地区的最高和最低环境温差值；

t——平均温升，MEMO系数为50。

电流互感器的总油重为2 100 kg，最高温度为35 ℃，最低温度为-20 ℃。根据式(1)，(2)可知：

实际储油柜的容积约为500 L，完全能满足储油柜的补偿容积。

因此，专家判断该LB2-500W2型正立油浸式电流互感器漏油的主要原因是膨胀器老化，存在缺陷。膨胀器的渗油点如图1所示。

图1 膨胀器渗油点

3 故障处理

该电厂使用的金属膨胀器为沈阳变压器厂六分厂生产的PH850-7型外盒式金属膨胀器，该型号厂家已不再生产。经与厂家沟通后，将其更换为PBD-800×24型内油式金属膨胀器。

由于新型金属膨胀器需要向厂家定购，5月12日后设备才能到货。在此期间变电班检修人员对其实施了24 h不间断监控，从4月16日至5月12日，每隔1 h用红外线测温仪对其进行1次温度测量，同时观察渗油情况并做好相关记录。在此期间，未发现设备有温度升高的现象，在环境温度超过30 ℃时，出现1 min渗漏8～10滴油的情况；而在环境温度低于30 ℃时，3 min才会渗漏1滴油。由此可见，在短期内此设备暂无大碍。

5月12日，PBD-800×24型内油式金属膨胀器备件到货后，变电班检修人员对膨胀器进行了更换，步骤如下。

(1)更换前，先对5034开关CT进行相关项目试验：油介损、耐压试验、油色谱化验。其击穿电压应大于50 kV，90 ℃时的tanδ不应大于0.7 %，微水含量不应大于15 mg/L，含气量(体积分数)不应大于3 %。将油色谱分析结果与最近一次数据比较，H2，C2H2及总烃含量应无明显差别。

(2)实验合格后，从5034开关CT A相下部取样阀处放油。由于互感器内部是真空状态,放油时应将膨胀器上部法兰螺栓松开以破除真空，放油时注意观察储油柜的油位指示，以防放油过多导致一次绕组暴露。放至储油柜上沿时拆除旧金属膨胀器，注意对瓷套内的油做好密封以防空气进入，放出的油应注入真空滤油机内进行真空滤油。

(3)将PBD-800×24型内油式金属膨胀器吊起，检查膨胀器与储油柜的连接部位，确定清洁无杂物后再安装内油式膨胀器。

(4)对安装好的金属膨胀器抽真空，至真空度不高于133 Pa为止。将通过真空滤油机过滤完毕后的变压器油注入膨胀器内，注入约170 kg，在膨胀器上沿与下沿距离升至470 mm时停止注油。打开膨胀器的排气阀门对膨胀器进行放油，在油中无气体，膨胀器上沿与下沿距离降至450 mm时，关闭排气阀门。

(5)安装不锈钢外罩。上盖与外罩应连接可靠，不得有卡涩现象，保证在膨胀器内压力异常增大时能顶起上盖。

(6)更换后进行油介损、耐压试验、油色谱化验，并与更换前数据进行比较，在各项指标合格，各部位检查无误后投入运行使用。

4 更换前后的膨胀器比较分析

原PH850-7型外盒式金属膨胀器，有7节补偿装置，用以补偿油体积随温度变化的容积，其外壳装有油视察窗和安全膜。当由于故障而导致设备内部出现危险的高压力时，安全膜的膜片就会破碎释放压力。由于此金属膨胀器只有7节补偿装置，其补偿系数较小，所以安装安全膜以释放高压力，这样就增加了设备的停运几率。同时，此金属膨胀器的油视察窗过小，在设备运行时无法看到油位指示，并且此型号的金属膨胀器厂家已不再生产，导致无法采购备件。

更换后的金属膨胀器为沈阳兰天电力设备修造厂生产的PBD-800×24型内充油波纹式金属膨胀器，补偿装置有24节，每节的有效容积为9.26 L。膨胀器的波与波之间不是焊接的，而是由不锈钢薄板直接制成U形波，膨胀器U形波深度仅为基本直径的6 %～9 %，其轴向稳定性较好。油温指针与油位同步升降，油位视觉直观，在设备运行时可直接看到油位指示。PBD-800×24型内充油波纹式金属膨胀器采用不锈钢外罩。该金属膨胀器外罩产品全国各大厂家均能生产，为采购该备件提供了便利条件。