一起110kVSF6电流互感器故障原因分析及防范措施

张 竞

（国网江西省电力有限公司电力科学研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

SF6气体电流互感器因其重量轻、结构简单，运行维护方便等优点，受到电力市场的青睐，越来越多的运用在电力系统新建变电站工程中。但由于在国内应用的时间不长，需要及时总结和积累经验。某220kV变电站110kV开关间隔发生了一起110kVSF6电流互感器故障，SF6电流互感器在运行中的安全问题再次引起大家的注意。对此次110kVSF6电流互感器故障情况进行分析，发现存在的问题，并提出相应改进措施。

1 变电站情况介绍及故障经过

2017年5月7日22∶40，某220kV变电站110kV线路开关间隔A相电流互感器监控显示电流异常，B、C相电流正常。继电保护人员在变电站计量装置查得二次侧电流A相为0.06A，B、C相电流为0.2A；线路保护装置显示A相电流接近为0，B、C相电流为25mA，母差、故障录波装置显示电流A相为8mA，B、C相电流为25mA。

发现A相电流互感器故障后，及时拆除了A相电流互感器，并用临近间隔电流互感器替代安装至A相，5月8日中午12∶50恢复了该110kV线路开关间隔的正常运行。

2 停电例行试验结果分析

技术人员对故障电流互感器进行了外观检查、变比、伏安特性试验、误差试验、一次绕组绝缘电阻试验、二次绕组直流电阻试验及绝缘电阻试验、1min工频耐压试验。

2.1 产品外观检查

现场检查产品气体密度继电器压力指示正常，壳体、套管、接线盒等均无损坏。但发现P2端接线端子发生了变形，向上倾斜（据现场检修人员反应，设备从安装架上拆除之前已存在倾斜，见图1）。

图1 导电杆向上倾斜

2.2 变比、伏安特性试验

110kV线路开关间隔停电后，对该间隔三相电流互感器进行变比、伏安特性试验，发现B、C相电流互感器正常，A相电流互感器故障。A相电流互感器故障情况如下：

1）线路保护绕组实测变比不稳定，时有时无，额定变比为600/1；

2）母差保护绕组实测变比为1664.6/1，额定变比为600/1；

3）故障录波保护绕组实测变比为1778/1，额定变比为600/1；

4）测量绕组实测变比为1333/1，额定变比为300/1；

5）计量绕组实测变比为1098.3/1，额定变比为300/1。

2.3 误差试验

1）一次绕组为串联方式。

产品首先在原运行状态（串联状态），变比为600/1下进行绕组误差试验。试验结果显示0.5级绕组比差为-63.47%，角差为-445.0′；0.2S级绕组比差为-63.44%，角差为-448.2′；5P30级比差为-63.45%，角差为-453.6′，严重超出GB20840.2—2014的规定。

2）一次绕组并联方式。

拆下串联接线板，在并联状态1200/1下进行绕组误差试验。试验结果0.5级绕组比差为0.11%，角差为0′；0.2S级绕组比差为0.12%，角差为0′；5P30级比差为-0.17%，角差为2.5′，符合标准规定。

2.4 一次绕组绝缘电阻试验

一次绕组绝缘电阻试验用2500V兆欧表测试，结果显示内、外导电杆间绝缘电阻为0MΩ。表明内、外导电杆间有短路形成，绝缘电阻不合格。

此外，该电流互感器的工频耐压试验、二次绕组直流电阻试验及二次绕组绝缘电阻试验结果均合格。

3 解体检查及故障原因分析

因停电试验结果异常，为深入分析设备故障原因，防范该类设备故障再次发生，将故障电流互感器解体，查找内部故障部位。结果如下：

1）拆除内导电杆。

从外观看，由于P2端接线端子发生了变形，可能内导电杆也受损变形，现场将内导电杆拆下，发现内导电杆确实已经发生弯曲变形，如图2所示；表面有明显的碰损痕迹，现场从内导电杆内倒出大量泥土，如图3所示；外导电杆内表面也受到磨损，如图4所示。据现场检修人员反应，设备从安装架上拆除之前就已存在倾斜。

图2 内导电杆弯曲变形

图3 内导电杆磨损情况

图4 外导电杆磨损和粉末脱落

2）拆除密封罩。

拆除密封罩后，发现外导电杆也已经向上倾斜，如图5所示。打开器身检查发现二次线圈绕组屏蔽筒略微向一侧偏移，推测产品受到撞击引起了屏蔽筒微小变形，如图6所示。

图5 外导电杆倾斜情况

图6 屏蔽筒发生位移未在腔体正中

3）一次绕组串并联方式原理分析。

LVQB-110W型SF6互感器为多变比电流互感器，采用一次绕组串联或并联连接，且采用二次绕组抽头的方法，获得多种电流比的电流互感器。多变比电流互感器的一次绕组串并联方式如图7所示：

图7 一次绕组串并联方式

该间隔A相电流互感器一次绕组原连接方式为串联，即P1与P2串联通过互感器外部的串联连接板实现，如图8所示：

图8 运用串联连接板实现串联连接

当内外导电杆内部形成通路时，a、b两点间等效电路图如图9所示，图中a、b

两点为内外导电杆的接触点，Rab为接触电阻。电流I经过a点分流为I1、I2，流过内导电杆的电流为I2，则流过外导电杆的电流为I1+I2=I，则二次绕组安匝为（I+I2）N2。I1、I2的具体值与内外导电杆接触点处的接触电阻有关，故变比会随着接触电阻的大小出现不稳定变化。

图9 a、b两点间等效电路图

综合现场外观检查、试验及解体情况，判定故障原因可能是设备在安装施工过程中发生意外倾倒，致使接线端子和一次导电杆在外力作用下变形，使内外导电杆之间发生了不良接触，串联变比不能准确传递信号。因而导致设备在运行中变比十分不稳定，二次电流时有时无。

4 防范措施及建议

1）该变电站基建工程吊装或安装过程中未将电流互感器牢固固定致使电流互感器跌落变形是此次电流互感器故障的直接原因；

2）此110kVSF6气体电流互感器在投运前通过了一系列设备首检试验，未检测出数据异常。但在运行一段时间后发生故障，说明基建施工中发生的变形在投运后仍在缓慢发展。积累到一定变形程度后致使电流互感器故障发生；

3）电力基建工程施工质量的优劣对于后期变电站运行至关重要。也直接关系到电力系统可靠性。加强电力基建工程管理重要性不言而喻。因此，在施工过程中发生不可逆的意外情况应及时上报，及时返厂，将损失降低在最小范围。