220 k V 变电站电流互感器故障分析

2020-07-25岳宇飞

河北电力技术 2020年3期

岳宇飞

(国网河北省电力有限公司邢台供电分公司,河北邢台 054001)

电流互感器是变电站中具有重要作用的电气设备,电流互感器的作用是把电流幅值较大的一次电流通过一定的变比转换为电流幅值较小的二次电流,提供给继电保护装置所需要的电流信号和电力系统计量用的电流,并将二次系统与高电压隔离。变电站电流互感器是直接连接在母线上的电气设备,如果发生故障,势必造成变电站母线停电,严重的会发生爆炸,引起系统事故,造成区域大面积停电。因此,通过对以下两起220 k V 变电站电流互感器故障分析,为今后电流互感器故障快速诊断提供参考。

1 某220 kV变电站W 相电流互感器故障

在设备巡检时,发现某220 k V变电站W 相电流互感器的膨胀器膨胀动作,上盖已落地,随即将该W相电流互感器退出运行,更换备用电流互感器。

1.1 试验分析

该W 相电流互感器退出运行后,进行电气绝缘试验和油中溶解气体的色谱分析、油中含水量检测。结果见表1、表2。

表1 电气绝缘试验数据

表2 油色谱分析、油中含水量检测报告 μL/L

1.2 故障判断

a.介质损耗测量。在试验电压由10 k V 升到146 k V 时,该W 相电流互感器的介质损耗tgδ 增量为0.4%,超过了DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》[1]规定:试验电压由10 k V 升到时tgδ 增量超过±0.3%,不应继续运行。

b.气体含量分析。DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》[2]规定,该W 相电流互感器的氢气、总烃含量均远远超过运行中注意值300μL/L、100μL/L,乙炔含量超过运行中注意值2μL/L,设备存在严重缺陷。

c.三比值法编码规则。根据油中溶解气体分析数据,按照DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中“三比值法编码规则”,编码组合为“100”,参考该导则中“故障类型判断方法”,判断该W 相电流互感器存在电弧放电。

d.返厂解体检查。一次端子软接线接触良好,末屏、零屏接线接触良好;二次接线接触良好。末屏位置以下300～400 mm 段4-6屏发现有形成不明显X 蜡。

1.3 原因分析及处理

从电气绝缘试验、油色谱分析报告及设备解体情况分析,该电流互感器局部出现了变压器油石蜡化,CO、CO2基本正常,说明电缆纸未被劣化。造成这种现象的直接原因是电流互感器在制造过程中真空处理、电容屏绕包等存在工艺不良问题,造成绝缘纸缠绕不紧,绝缘层间存在皱褶夹层空间、电屏错位或断裂、末屏引线接触不良等局部弱点。在正常运行电压下,存在一定能量密度的局部放电和过热,造成绝缘薄弱点的变压器油劣化从而分解析出X 蜡并产生故障特征气体,而X 蜡的产生又会进一步导致该处绝缘纸绝缘性能降低,使局部放电加剧和温度升高,形成恶性循环。将该W 相电流互感器退出运行,更换备用电流互感器后故障消除。

2 某220 kV变电站U相电流互感器故障

2.1 故障检测

某220 k V 变电站U 相电流互感器绝缘在线监测装置显示,介质损耗在线监测数据呈明显的上升趋势,电容量无变化,某供电公司运维部加强了该设备的巡检力度,同时使用红外检测仪对该电流互感器进行了测温,发现在瓷外表面同一位置处该相电流互感器温度与其他两相有差异,其三相温度分别为29.4 ℃(U 相)、27.2 ℃(V 相)、27.2℃(W 相),当连续监测到第4天时,三相温差已达到3.2 K,超过了DL/T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》[3]规定:电压致热型设备缺陷诊断判据油浸式电流互感器温差在2～3 K,存在缺陷。

2.2 试验分析

将该间隔电流互感器停电,进行电气绝缘试验和油中溶解气体的色谱分析、油中含水量检测。结果见表3、表4。

表3 电气绝缘试验数据

表4 油色谱分析、油中含水量检测报告 μL/L

2.3 故障判断

a.介质损耗测量。U 相电流互感器介质损耗超过了DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》[1]规定的“运行中油纸电容型的介质损耗不得大于0.8%”,存在缺陷,V、W 相电流互感器绝缘试验合格。

b.气体测量分析。查DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》,该U 相电流互感器的氢气、总烃含量均超过运行中注意值300 μL/L、100μL/L,设备存在严重缺陷。

c.三比值法编码测量。根据油中溶解气体分析数据,按照DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》“三比值法编码规则”,编码组合为“110”,参考该导则中“故障类型判断方法:CH4/H2＜0.2为局部放电”,判断该U 相电流互感器存在局部电弧放电。

d.返厂解体检查发现一次绕组引线连接头处有明显的电弧灼伤痕迹。

2.4 原因分析及处理

从电气绝缘试验结果看,U 相电流互感器内部存在绝缘介质劣化或老化现象,造成介质损耗增大;从油中溶解气体色谱分析结果看,氢气、总烃严重超标,且出现了乙炔,认为是U 相电流互感器内部裸金属过热引起绝缘油裂解所致,局部放电以氢气、甲烷、乙烷等受温度影响较小的气体组份为主体,故障位置温度应在300 ℃以下。将该U 相电流互感器退出运行,更换备用电流互感器后故障消除。