一起500 kV SF6电流互感器绝缘套管故障分析及预防

吴西博，李 璐，曲 欣，牛田野，胡润阁，鲁 永

（国网河南省电力公司检修公司，郑州 450000）

一起500 kV SF6电流互感器绝缘套管故障分析及预防

吴西博，李 璐，曲 欣，牛田野，胡润阁，鲁 永

（国网河南省电力公司检修公司，郑州 450000）

电流互感器故障多因产品设计、运输过程等因素导致相应部件缺陷而引起。基于一起实际的500 kV SF6电流互感器故障，根据理论分析、试验报告、以及解体后现场检查结果等方面分析，故障主要原因为复合绝缘套管伞群间距设计不合理，因雷电暴雨天气而发生闪络。最后，通过模拟严苛条件下淋雨试验，验证了分析的正确性，并针对此次故障处理过程中发现的问题提出了改进建议，这对以后厂家新产品制造以及高压设备管理等方面提出了更高要求，以预防类似故障的发生，保证电力系统稳定运行。

SF6电流互感器；伞群；故障预防

0 引言

SF6电流互感器[1-5]因其结构简单、运行维护工作量小等优点在现场的应用日益增多，然而，其一旦发生故障，将对整个电力系统的稳定造成严重威胁。如何能够迅速确定故障起因并制定类似故障预防措施显得尤为必要[6-14]。

诸多文献对因绝缘问题引起的故障进行了研究。如，支撑二次绕组的电容锥不净，设计绝缘裕度偏小导致表面放电[10]；绝缘支撑件质量缺陷、运输过程机械损伤导致的绝缘损坏而引起闪络故障[11]；屏蔽罩缺陷、部件损坏、异物等都可能导致绝缘受损引起故障[12-14]。总之，电流互感器故障多因产品设计、运输过程等因素导致相应部件绝缘破坏缺陷而引起。除此之外，因污秽而导致绝缘套管发生雨闪成为潜在隐患[15]。

基于一起实际的500 kV SF6电流互感器故障，根据理论分析、试验报告、以及解体后现场检查结果等方面分析，故障起因为复合绝缘套管伞群等间距设计不合理，因雷电暴雨天气而发生闪络。最后，通过模拟严苛条件下淋雨试验，验证分析的正确性，并针对此次故障处理过程中发现的问题提出改进建议，这对以后厂家新产品制造、高压设备管理以及应急抢修等方面提出更高要求，以预防类似故障的发生。

1 故障简况

2014年5月1日15时05分，某500 kV变电站共3台500 kV SF6电流互感器相继发生闪络，且均在迎风侧，故障发生后，保护正常动作，跳开相应线路，造成500 kVⅡ母失压。查阅运行资料，故障运行时段该变电站附近为雷雨天气，气温22.7℃，局部风速接近20 m/s。

查阅产品资料发现，故障电流互感器型号均为SAS550型产品，为倒置式结构，结构示意图如图1。

图l 产品结构示意图Fig.1 Schematic diagram of the product structure

近几年，此类型电流互感器因设计原因发生多起故障，已被国网公司认定存在家族性缺陷。文章从多个角度对这次故障进行分析，探究引起故障的真正原因。

2 故障分析

2.1 现场检查及初步分析

对于电流互感器故障的现场检查，见表1。

根据《110（66）kV-500kV互感器管理规范》中的要求，对于电流互感器的爬电距离、干弧距离和伞型应选取符合当地污秽等级的要求，并留有一定裕度，伞裙宜选用不等径大小裙，两伞伞裙伸出之差不小于15mm，相邻裙间高与大裙伸出长度之比应大于0.9，套管直径大时，应进行直径系数换算。

经初步分析，SO2气体、H2S气体超标，说明内部有放电情况，具体放电点，有待解体检查。此外，该互感器复合套管等径伞裙的结构设计不合理，若受污程度严重，造成爬电比距低于污秽度等级要求，且这种等径伞裙设计也不利于阻止暴雨时闪络通道。

2.2 解体检查验证

对某一台故障电流互感器进行解体验证，解体发现：

表1 SF6电流互感器故障现场检查项目及结果Table 1 The fault-site inspection items and results of SF6current transformer

1）内部一次导体、屏蔽管表面光洁，无放电或异常；

2）二次绕组屏蔽罩及绝缘支撑件表面干净，无异常；

3）电容屏内部无放电痕迹；玻璃钢筒内表面无放电痕迹或异常；

4）未发现其他内部绝缘缺陷情况；

5）电容屏的玻璃钢筒与铝接筒接触位置有轻微放电点，如图2所示。

图2 玻璃钢筒与铝接筒接触位置放电图示Fig.2 Discharge figure of contact position in Glass steel and aluminum cylinder

另外，对未解体的另外一台电流互感器高压试验大厅进行相关试验，以进一步验证等径伞裙设计不合理造成了雨闪事故。试验内容及结果见表2。

其中工频最高运行电压下淋雨试验：人工淋雨采用45°淋雨（模拟风雨交加）方式。45°淋雨时，雨水的平均值不小于1 mm/min。根据当地气象数据，雨水电导率为50 μS/cm～2 000 μS/cm，考虑现场严苛条件，最终选择雨水电导率为2 000 μS/cm。施加试验电压为318 kV，然后淋雨，保持淋雨率连续、稳定。初始淋雨时段，电弧主要集中在高压强场强区，在强场强区最先出现电晕，随后电弧逐步向上向下发展，在套管形成明显爬电。试验证明设备在最高运行电压下，电流互感器在严酷的淋雨条件时发生雨闪。

表2 在试验大厅中试验项目及结果Table 2 Test items and results in the test hall

图3 淋雨试验318 kV电弧形态Fig.3 Arc shape in rain test under 318 kV

试验大厅中的淋雨试验验证了遭遇短时强对流天气等极端天气时，短时强降雨容易在电流互感器表面形成雨水导电通道，从而形成闪络。

据以上测试及解体检查可以推断有如下两条原因：

1）电容屏与铝筒接触部位在雷电冲击下出现局部放电，导致内外场强畸变，与家族性缺陷一致；

2）受污程度严重，等径伞裙设计不合理，造成爬电比距低于污秽度等级要求，造成发生闪络。

3 预防措施

1）重视SF6气体绝缘电流互感器的硅橡胶伞裙结构参数研究，包括伞型、伞间距、伞伸出、伞倾角等，根据JB/T5895—1991《污秽地区绝缘子使用导则》的论述，以及以上原因分析，除改进伞裙造型等措施外，有时还要适当增加绝缘子的高度才能制造出适用于重污秽地区运行的产品。

2）对于在运的该种类型等径伞裙设计的SF6电流互感器应该采取反事故措施，将等径伞裙改变为不等径伞裙，如加装大口径伞裙，以增加总爬电距离，满足爬电比距的要求。

3）加强设备运维管理，一旦发现红外测温、SF6气体湿度、纯度、分解物等异常，立即上报并及时通知技术人员处理。

4 结语

基于一起实际的500 kV SF6电流互感器故障，根据理论分析、试验报告、以及解体后现场检查结果等方面分析，故障起因为复合绝缘套管伞群等间距设计不合理和内部部件设计缺陷，因雷电暴雨天气而发生闪络，最后，通过模拟严苛条件下淋雨试验，验证了分析的正确性。

针对此次故障处理过程中发现的问题提出了改进建议，这对以后厂家新产品制造、高压设备管理以及应急抢修等方面提出了更高要求，以预防类似故障的发生，保证电力系统稳定运行。

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Accident Analysis and Prevention Measures for a 500kV SF6 Current Transformer Bushing

WU Xibo,LI Lu,QU Xin,NIU Tianye,HU Runge,LU Yong
（Maintenance Branch,State Grid Henan Electric Power Company,Zhengzhou 450000,China）

The current transformer accident generally can be caused by the corresponding compo⁃nent defects due to product design,transport process,etc.Based on an actual 500 kV SF6current trans⁃former accident,the article would find that the unreasonable design of composite insulating sleeve sheds and component defect can lead to the accident according to theoretical analysis,experiment report,and disintegration examination.Finally,it would verify the conclusion correctness through the rain experiment simulation in a serious condition.Some improving suggestions would be given to the consecutive new product manufacture and device maintenance to prevent the analogous accident and to ensure the stable operation of power system.

SF6current transformer；shed；accident prevention

10.16188/j.isa.1003-8337.2017.05.034

2016-06-22

吴西博（1987—），男，硕士，工程师，主要从事于超/特高压设备检修及故障预测工作。