110kV变电站电流互感器故障原因分析

文俊杰

摘要：电流互感器在变电站及发电厂均发挥着关键作用，能够实现小电流的转化。但受多方面因素的影响，很容易出现一些故障问题，影响变电站运行质量。本文对电流互感器电子式电流互感器进行了介绍，对110kV变电站中的电流互感器故障进行了分析，总结了相应对策，以期更好的指导电流互感器故障问题的解决，保证110kV变电站安全、稳定运行。

关键词：110kV变电站;电流互感器;故障分析

引言：

引发电流互感器故障的原因多种多样，例如绝缘脱气和绝缘干燥处理不到位、引线接头部分导电、芯棒绝缘损坏等，影响了电力系统的正常工作，危害工作人员的安全。对电流互感器的故障进行研究，可以对电流互感器故障进行准确的诊断和处理，做好防范工作，确保110kV变电站电流互感器稳定运行。

1、电子式电流互感器的分类和基本结构

1.1有源型电子式电流互感器

有源型电流互感器是基于电磁感应原理，将互感器的两端直接接在电源和主回路中的一种互感器的接线形式。有源型电流互感器的一次传感器介质为线圈，主要分为空心线圈（罗氏线圈）、低功率铁心线圈与罗氏线圈的组合线圈，通过将线圈套在一次导体之上，利用法拉第的电磁感应原理，最终将线圈二次侧输出的电压值与所测量的一次电流值汇入采集单元，由采集单元完成A/D转换等处理后，经由光纤介质快速输入到合并单元，再由合并单元将输入信号经过同步的处理，通过光纤发送给保护、测控、计量电表等电力装置。

有源型电流互感器的信号输出无需二次转换，直接接入二次设备，可广泛应用在柱上开关、环网开关柜和柱上开关的三相套管上，用于三相电流和零序电流的计量、测量和保护，但其高压侧电子器件需由电源供电才能开始工作，也造成了有源型电流互感器无法摆脱对外源依赖的弊端。

1.2无源型磁光玻璃电子式电流互感器

磁光玻璃电子式电流互感器基于法拉第磁旋光效应原理，将磁光玻璃作为一次传感器的传输介质，由于不具备铁磁性材料，因此消除了传统互感器磁滞、磁饱和的现象，也改变了有源型电子互感器需电源供电的局限，实现了无源化、自供电的工作特点。

无源型磁光玻璃电子式电流互感器通过偏振光的偏振面在磁光玻璃中发生旋转，另处于低电位的光源发出的偏振光经光纤传输至高压侧，与此同时一并输入到被测电流产生的磁场中，从而达到高效的信号传输，实现良好的保护和测量功能。虽然无源型磁光玻璃电子式电流互感器稳定性、可靠性和抗干扰性都大大提高，但是其晶体式的一次传感器会由于温度的异常变化而出现电光感应误差，从而对其工作的稳定性构成损害。

1.3无源全光纤电子式电流互感器

全光纤电子式电流互感器与磁光玻璃电子式电流互感器同属于无源型，一次传感器的介质为光纤环。依据法拉第的磁光效应，电流所产生的磁场会使光纤环中的偏振光角度发生偏转，从而形成一定的相位差，经过反射镜的传输后，左圆偏振光与右圆偏振光会进行相互的转化，当信号通过光纤环后，相位差会加倍，而相位变化信息会经过相位调制器，形成具有相同偏振方向的分量，而这些干涉信号会经耦合器后被探测器接收。从而实现动态范围大、频域响应范围宽、灵敏度高的测量优势。

2、110kV变电站电流互感器的故障分析

2.1局部放电造成的损坏

在正常工作条件下，电流互感器内部电压分布比较均匀，但由于生产工艺技术不达标，存在电容屏错位、绝缘包绕松紧度不合格、电容极板粗糙、绝缘部位的U型卡固定过于紧密、绝缘损伤等问题。或者电流互感器基板上铝箔板并未设置针孔，使设备在运行中进行非真空注油后，大量的气泡存储在电容屏中，影响内部电场的均匀分布，在一些电容屏中必须要承受很大的电场作用，进而引发强烈的局部放电。

2.2绝缘热击穿

由于110kV电流互感器的工作性质，这就要求其必须承受较大的电流和高电压，在长期高负荷运行的过程中，内部绝缘介质会出现严重的损耗，在电流热效应的作用下还会增大互感器绝缘介质的温度，极易出现电流互感器故障问题。发生故障后，会加剧互感器的热损耗，最终出现绝缘热击穿的后果。

2.3电流互感器二次负荷过大

在电流互感器的实际二次负荷偏大时，二次电压会有明显提升，进而导致出现较大励磁电流，使电流变换的误差增加。电力系统故障下，电流互感器的一次电流值会显著上升，超过标准值，并且内部的铁芯会上升至饱和状态，无法满足继电保护要求，进而有几率引起保护误动。电流互感器在实际运行中，二次回路处于开路状態，会导致难以形成二次电流，进而无法去磁，加之互感器所用铁芯本身的磁密性相对较强，可加大二次电压，毁坏设备，危害安全。

3、电流互感器故障预防

实现电力系统中的一次大电流向二次小电流的转变是电流互感器的主要作用，主要作用原理为电磁感应，转变前后电流成正比，并将其输入到继电保护装置、测量仪表中。预防电流互感器的故障的对策措施主要包括以下几种：

3.1电流互感器电介质损耗因数曲线测试

充分的理解和掌握当前新预试规程，对互感器的电介质损耗因数（U-tanδ）进行测试，规程中明确指出并不能将U-tanδ较小或大于0.8%为依据，来判断CT绝缘是否存在缺陷与否。在实际工作过程中，会出现如下状况：1）过分重视电流互感器电介质损耗因数的增大，忽视了损耗因数变小的情况;2）遇到设备本身生产工艺不达标，质量不合格的问题，要对同批次和厂家的设备进行统一性的检测。针对这两大问题，均要将试验电压逐渐提升至Um/3，测试出互感器电介质损耗因数，得到tanδ的变化值，还需要将过往记录中发生较大变化的tanδ超标状况进行分析，当变化值≥0.3%，就需要进行tanδ因数曲线测试。

3.2灵活运用相应的故障诊断技术方法

在排查电流互感器故障时，如果出现二次开路的问题，要明确判断故障的开路、回路电流归属于哪一组，并查看是否会对保护造成干扰，将故障状况汇报给调度员，消除误动保护。检测互感器设备必须要切断电源，注重对二次回路的检查，采取有效的措施处理二次开路问题，应利用绝缘工具、绝缘垫等安全防护设施，在保障维护安全的前提下，将一次负荷电流降低，达到二次回路电压减小的目的，以图纸为依据，详细检测线路接线准确性，排查二次开路状况。如果发现电力互感器出现损坏的现象，要及时将负荷转移到其他位置，切断电源，在距离互感器较近位置的试验端子处进行检测，查看二次短路时的开路点状况。

结语

电流互感器同其他电气设备相连，一旦电流互感器出现故障问题，就会影响其他设备的稳定工作，导致整个电力系统无法正常运行。因此一定要加强对电流互感器故障的重视，分析和研究引发故障的原因，灵活的运用故障诊断方法，并做好相关的预防工作，从根本上消除故障隐患，从而保证电网的高效运行。

参考文献：

[1] 苏文，穆靖宇，胡茂亮，谢佳，石玮佳.电流互感器死区故障及断路器失灵分析与优化研究[J].电世界，2020，61（03）：4-7.

[2] 刘亮，杜涛，徐雄军，肖蕾.智能变电站电子式电流互感器故障分析[J].科技创新与应用，2018（31）：120-121.

[3] 张超军，贺永明，赵建磊，王红庆.一种独立式电流互感器故障分析及解决办法[J].装备制造技术，2018（09）：247-249+258.

（作者单位：新疆风能有限责任公司）