倒立式220kV电流互感器喷油故障的分析和预防

,,,,,,

(1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830011;2.国网巴州供电公司，新疆 库尔勒 841000)

1 引言

2015年7月29日，X公司X变电站2250母联B相互电流感器(下文简称CT)发生鼓帽故障，金属膨胀器不可恢复性彻底膨胀，并伴有喷油现象，该间隔被迫停运，更换新的电流互感器。

2013年到2105年间，新疆地区先后有某厂家近10台倒立式CT正常运行期间，发生鼓帽喷油故障，本文以220kV某变电站2250母联B相CT为例，详细介绍了该类型故障CT的特点和数据特征以及解体检查情况。

2 测试项目及数据分析

对库米什变电站2250母联B相CT开展了油色谱检测、高电压介损、局部放电以及额定电压下长时间加压侧温升的试验。

2.1 油试验数据

表1 故障后油色谱数据(μL/L)

油色谱检测数据是CT从现场拉回高压试验大厅后，试验前以及试验后24小时的油样检测结果。从试验结果看，氢气含量远超标准规定的150μL/L的警示值， CH4和C2H6均有增长，并且含有微量C2H2，说明CT由高湿度高含气量引起的油中低能量密度的局部放电逐步发展为电弧放电。

表2 故障后糠醛量(mg/L)

备注：该台CT2012年8月1日投运，运行近3年。

该台CT运行3年，其糠醛含量已经超了2%，说明CT绝缘状态处于加速老化的过程中。

2.2 高电压介损测试

表3 高电压介损统

表2介损数据中，头部(主绝缘)和套管Tanδ%对比分析看，头部Tanδ%值随着加压的值呈增长趋势，而套管Tanδ%基本保持不变，属于良好绝缘状态，说明该台CT的缺陷在头部，即主绝缘上。

从Tanδ%值的大小上看，最大值达到了5.748%，说明该处缺陷已经较为严重，头部产热量比较高。

从Tanδ%随电压升高和降低的曲线看，如图一所示，说明主绝缘中存在气隙。当气隙绝缘与外加电压达到起始放电电压后，Tanδ%开始增加，这是由于气隙中的放电增加了功率损耗；当电压下降时的Tanδ%曲线在电压上升时曲线的上侧，直到局部放电熄灭，才再次重合。

图1 电压与的Tanδ%关系

2.3 局部放电测试

CT底部绝缘，采用脉冲电流法测试整体局部放电。测试局部放电起始放电电压35kV，熄灭电压20kV，测试过程中局放的视在放电量如表四所示。同一电压下，随着加压时间的延长，局部量也随着逐步增大。远大于规程规定的20pC的要求。

表4 不同电压下的局部放电量

2.4 额定电压下长时加压测温升试验

CT额定运行电压下测试温升情况时，仅加压45分钟，温度从31℃，增加至42.3℃，温升高达11℃。从温升方面说明该CT的故障情况特别严重，与之前的高电压介损和局部放电的数据表现一致。

通过上述三项试验结果进行分析，该台CT主要存在主绝缘部分(头部)局部放电和过热性缺陷的问题。为确定具体的原因，所以对互感器开展进一步的解体检查。

3 解体检查

3.1 外观检查

两个盒式金属膨胀器严重鼓起变形并被撕裂；产品瓷套、底座等其它部位完好。

3.2 器身检查

(1)打开互感器头部密封头盖，主绝缘无明显放电痕迹。对主绝缘由外向内逐层拆解，分别发现主绝缘内圈(一次穿杆孔)内壁电缆纸包扎层存在鱼鳞状褶皱、皱纹纸层中有明显的鼓包和小气隙，详见附图二、三、四。褶皱、鼓包以及气隙周围绝缘层周围未发现X-蜡等粘稠物。

图2 蔽罩内圈内壁电缆纸鱼鳞状褶皱

图3 皱纹纸层中的鼓包

图4 绝缘纸中的气隙

(2)嗅闻拆下的绝缘纸、皱纹纸未发现明显异味。

3.3 套管直线段绝缘层解剖检查

(1)地屏、铜箔和地屏铝箔间连接完好，未见异常。

(2)套管绝缘层及铝箔电容屏未发现异常。

4 原因分析

该台CT主绝缘中的褶皱、鼓包和气隙之间，随着外界气温变化，尤其是新疆地区温差极大，加之注入CT的绝缘油脱气不彻底，油中会析出气体，残留在褶皱、气隙或鼓包形成主绝缘中的小气泡。长期运行电压下气泡产生局部放电，此类缺陷特征不随主回路电流的大小而变化，属于典型的电压致热性缺陷。随着局部放电的不断扩大，可燃气体也在逐步积累增加，当气体压力增加到一定程度时，金属膨胀器发生冲顶喷油故障。

5 结论及防范措施

导致该台CT金属膨胀器发生冲顶喷油的原因主要是主绝缘中存在大量褶皱和气隙，温度变化过程，使油中析出的气体积累形成主绝缘中的气泡。运行电压下气泡由于高场强发生局部放电现象并逐步发展到典型的电压致热性缺陷。总体来说，造成此类故障的综合原因有两方面:一是主绝缘制造工艺不良，绝缘包裹过程存在包扎不均匀现象;二是出厂时存在真空脱气不彻底。

针对该类故障的建议：一是，设备生产阶段加强设备出厂试验技术监督，尤其是局部放电试验项目的监督检查。二是，运维阶段CT巡视应有侧重点，CT的巡视重点在油位的观测和油位高度的横纵相对比方面。三是，带电检测方面，采用红外检测手段，对CT头部区域开展精确测温和分析，旨在及时发现发热量小、威胁严重的电压致热性缺陷；如果变电站内已经安装红外在线监测设备，建议在合理监测距离内，采用夜间监测的方式，结合电压致热性缺陷的特征，设置预告警信息上报策略，则可缩短发现此类缺陷的时间。