张河湾电站1号主变低压侧A相封闭母线CT故障分析

吴 妍，丁建波，黄 嘉，李国宾，王宗收

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.河北科技大学，河北 石家庄 050000）

张河湾电站1号主变低压侧A相封闭母线CT故障分析

吴 妍1，丁建波1，黄 嘉1，李国宾1，王宗收2

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.河北科技大学，河北 石家庄 050000）

电流互感器是电力系统中的重要设备之一，作为测量仪表、继电保护装置等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。目前大型水电厂发电机出口封闭母线大都采用环氧树脂浇注的母线式电流互感器，直接套装在母线上。电流互感器一旦发生故障，将会引起继电保护动作、发电机跳闸等电气事故，严重时甚至可能发生爆炸，产生严重后果。由于张河湾电站巡检人员于巡检时发现1号主变低压侧A相封闭母线处轻微放电声，遂打开封闭母线，发现主变低压侧CT的均流弹簧有放电痕迹，对弹簧进行拆除，清除放电部位的残渣，并进行加压试验。判断为弹簧与主母线间隙较小，从而导致主母线对弹簧进行放电。本文针对此故障现象进行分析及处理，并从中总结积累经验，提高电网安全运行。

电气设备；电流互感器；支撑绝缘子；均流弹簧；放电

0 引言

环氧树脂浇注的母线式电流互感器，没有一次绕组和一次绝缘，直接套在一次导体上，将互感器的二次回路及其引线、铁芯等全部用环氧树脂混合浇注成一个整体，再将浇注体与底座等组装在一起，其结构简单，绝缘可靠。此类电流互感器故障绝大部分由于二次回路故障引起。本文针对张河湾电厂该类电流互感器产生的故障，进行仔细的分析与研究，得出解决问题的方案，对其他使用该类电流互感器的单位具有一定的参考意义。

1 故障现象

2013年11月16日电站巡检人员于巡检时发现1号主变低压侧A相封闭母线处轻微放电声，初步判断为主变低压侧A相电流互感器与支撑绝缘子处有放电，遂立即向调度申请停电检查。

2 我厂所用电流互感器介绍

目前35 kV及以下的母线式电流互感器，多数为环氧树脂浇注绝缘，用于额定电流超过1 500 A的线路。为了减少电路的接点数目同时降低电路的损耗，将线路母线作为电流互感器一次绕组，而电流互感器本身只是一个具有足够绝缘的二次绕组，互感器的中心是一个能穿过一次母线的通孔。

张河湾电厂的发电机出口至主变低压侧采用的是封闭母线结构，其CT采用母线式电流互感器，树脂浇注式结构（图1）。

图1 母线式电流互感器

从图2中可以看到，封闭母线内侧与电流互感器接线柱处有两个弹簧。该弹簧是用卡子卡在CT本体的接线柱上，而接线柱再往CT内部是一个浇注在CT内部的金属圆环，分别连接两端的接线端子和弹簧。安装好后的弹簧应当如图2所示样子。上部连接CT本体的接线柱，另一端顶紧在母线上。

经过查找大量资料和分析，我们认为设置该弹簧（包括接线柱）和CT内部的金属环作用是改善母线由于增加CT后的电场分布不均匀：其理由是，运行时，母线和电流互感器的二次绕组是绝缘的。假如不采取其他措施，这时母线和树脂CT以及之间的空气隙将相当于两个互相串联的电容器，这两个电容器分别为介电常数较小的空气绝缘电容器C1和介电常数较大的树脂绝缘电容器C2串联并接地。由电容计算公式可得，C1＜＜C2,又由容抗计算公式可得，X1＞＞X2,因此加在C1上的电压远远超过C2。但是由于母线内充的是干燥空气，其耐压强度远远低于树脂。因此容易产生电晕放电现象[2]。

图2 CT与弹簧连接图

我厂的情况还有些特殊，由于我厂进行了负荷开关改造，在安装弹簧和调整间隙过程中，安装工人经验不足，在安装过程中将弹簧碰断了，仅留了一小段残余弹簧，同时，由于设备制造精度、人员经验等原因造成CT现场安装后母线与断裂的弹簧及其接线柱间隙过小。此时，在额定电压的作用下，很可能造成空气间隙击穿，从而间歇形成放电。

3 原因检查分析

3.1 事故后主变检查情况

在发现1号主变低压侧A相封闭母线处有异常声音后，立即向调度申请停电检查。

（1）首先对1号机组主变设备出口进行初步检查，未发现有明显冲击、损坏等痕迹。

保护装置动作后，都会有报警显示在界面上，查看装置界面（不要上去就按动按键，以免有报警信息在初界面上）：

1）F31：主变小差保护装置上有没有picked up（保护启动，但需注意每次充主变时都有此报警）字样，若有再查看一下什么时候的报警。

F32：主变低压侧单相接地保护查看电压。从装置上可以看到线电压、相电压、零序电压等信息，若对管壁放电肯定会显示电压低的。

F41：主变大差保护装置上有没有picked up（保护启动）字样，若有再查看一下什么时候的报警。

F42：主变低压侧单相接地保护查看电压。从装置上可以看到线电压、相电压、零序电压等信息，若对管壁放电肯定会显示电压低的。

2）从保护装置上F31、F32、F41、F42上分别下载录波波形。

装置只有在保护启动录波时才会有当时的波形，此次放电并没有启动录波，但放电还在继续，因此手动下载现在的波形进行分析。

从波形中可以看到，A、B、C三相的差动电流几乎没有，只有C相出现了短时间的梯形波；A、B、C三相的制动电流有很小的波动值，因为都是mA级的，基本可以忽略。

（2）对封闭母线进行检查。

将CT端子箱打开，端子箱盖拆下后，还有一个端子接线板也一并拆下，检查是否为端子虚接导致。通过检查，CT接线紧固无异常，无放电痕迹。

将管母的CT盖卸下、检查，此处CT共有两个，每个CT两个圈，即CT12、CT13、CT14、CT15。检查发现如下情况，CT有明显放电现象如图3，外侧CT的5点钟方向，释放弱电流的小弹簧，已经被压弯了，如图4。内侧CT 5点钟方向的小弹簧，可以明显看到已经被放电碳化。

图3 主变低压侧CT的均流弹簧放电痕迹

图4 外侧CT 5点钟方向被压偏的小弹簧

3.2 事故原因分析

（1）吊出受损的电流互感器，经过外观检查，然后进行绝缘电阻、直流电阻电流比、极性测试和交流耐压试验等电气一次试验，试验数据正常，CT本体无损坏，判断一次设备无故障。

（2）试验专业人员对1号主变A、B、C三相取油样进行油化试验，化验结果正常，表明主变无故障。

（3）初步判断为弹簧与主母线间隙较小，从而导致主母线对弹簧放电。

4 处理过程

（1）临时处理手段：对弹簧进行拆除，清除放电部位的残渣，弹簧接线柱由于互感器与主母间空间狭小，短期内无法给予进一步处理。耐压试验通过后在保证安全情况下机组继续运行。准备在机组C修时彻底处理。

（2）永久处理手段：在机组C修时，打开进人孔，将并排的两组母线CT，其中外部的一组固定螺栓拆除并挪出原来的位置，厂家人员对内部的一组CT重新调整间隙并安装弹簧（除去母线上的漆）。然后再将外部的一组CT弹簧重新安装并调整间隙。

（3）进行耐压试验。处理完成后，对母线进行加压试验，电压值为额定电压15.75 kV（线电压，以下相同），持续3 min，无放电现象，继续升高电压至20.78 kV，持续3 min，无放电现象，继续升高电压至24.25 kV，主母线对弹簧底座不存在间歇放电现象。两组共6个CT全部通过耐压试验，可以投入正常运行。对新的CT在进行绝缘电阻、直流电阻、交流耐压试验、变比和极性等一系列预防性试验，实验合格后，进行1号主变低压侧发电机出口端A、B、C三相CT及连接板回装并更换受损母线软连接。

5 暴露问题

电流互感器均流弹簧与主母间距离设计不合理，按照厂家解释弹簧应与主母接触，起到释放电流互感器弱电流的作用，但实际弹簧与主母间存在一定间隙，当间隙过小时，主母带电后会对弹簧放电。在将主变低压侧电流互感器放电处的弹簧取走后加额定电压试验无放电现象，当电压升高至1.55倍额定电压时放电现象又重新出现，判断此时为主母对弹簧底座放电导致，验证了弹簧与主母间距离设计过小是导致放电现象产生的根本原因。

6 防范措施

（1）均压弹簧对封闭母线的CT特别重要，必须要安装的完整、牢固和可靠。

（2）调整电流互感器位置，增大电流互感器弹簧与主母间隙，从而提高主母对弹簧放电的电压等级。

（3）对CT安装工艺要特别重视：

在设备安装、技术改造时，对于高电压、大电流的CT要严格按照厂家图纸进行施工，母线与CT内表面的间隙要特别注意调整均匀，以保证有良好的安装精度和设备运行安全性。

（4）加强监测和巡检力度，发现异常情况后及时汇报。

7 结语

电流互感器作为测量仪表、继电保护和自动装置等取得一次设备运行参数的主要设备，在发电厂和变电站中起着重要的作用，电流互感器的正常运行是保证电厂安全稳定运行的基础。在安装和检修过程中，要防止由于人为因素引起的引线接头松动、二次绕组开路，特别是在发电厂机组机电安装和调试过程中，应认真检查安装施工工艺、严格控制施工质量。按照规程要求对电流互感器进行相应电气试验，通过测试结果进行综合分析，提前发现电流互感器是否存在绝缘受损、进水受潮及制造工艺不良等方面的缺陷，对确认存在严重缺陷的电流互感器应及时处理或更换。而均压弹簧对封闭母线的CT特别重要，所以必须要安装的完整、牢固和可靠。

[1]凌子恕.高压互感器技术手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]袁季修，盛和乐，吴聚业.保护用电流互感器应用指南[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]王世阁，张军阳.互感器故障及典型案例分析[M].北京：中国电力出版社，2013.

[4]DLT596-1996电力设备预防性试验规程[S].

[5]张会娟，张 涛.电流互感器的故障原因分析及诊断方法[J].科学与财富，2012(6):61.

[6]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型事故分析[M].北京:中国电力出版社,2003.

[7]中国电力科学研究院.上海MWB公司SAS550型电流互感器故障情况分析报告 [R].北京：中国电力科学研究院，2013.

TM41

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1672-5387（2016）12-0052-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.019

2016-10-20

吴 妍（1990-），女，助理工程师，从事抽水蓄能电站运行维护工作。