220 kV油浸式电流互感器缺陷案例分析

2020-07-27刘连升焦洪涛刘晨亮

山东电力高等专科学校学报 2020年3期

冀辉，刘连升，焦洪涛，李培，刘晨亮

（1.国网衡水供电公司，河北衡水 053000；2.国家电网有限公司技术学院分公司，山东济南 250002）

0 引言

随着电网建设的快速发展，变电站内充油设备的数量逐年增多。对于油浸式电流互感器等充油型电力设备，除了可以采用常规的红外热像测温技术、相对介质损耗检测技术进行检测外，还可采用油色谱带电检测技术。本文采用不同检测技术进行试验，通过对不同时段和不同检测手段的试验数据进行比较，分析了设备缺陷的原因。

1 充油型电力设备的带电检测技术

对油浸式电流互感器等充油型电力设备，能够反映内部绝缘缺陷的带电检测手段中，油色谱检测技术的有效性和缺陷检出率最高。油色谱带电检测技术又称为油中溶解气体带电检测技术，可检测设备由于故障而产生的各类烃类气体及一氧化碳、二氧化碳等气体，进而分析出设备的故障类型和严重程度。该技术成熟可靠，设备缺陷检测效率较高，已广泛应用于充油型电力设备带电检测，也是油浸式电流互感器例行带电检测项目之一。

红外热像检测主要反映油浸式电流互感器的电流型致热缺陷和电压型致热缺陷。相对介质损耗检测技术发展较晚，通过相邻同类型的设备之间的介质损耗差值、电容量的比值，反映绝缘油的绝缘状况。近年来，通过相对介质损耗检测技术发现的充油型电力设备的缺陷案例逐渐增多，主要为运行时间较长的老旧设备[1]。

电力设备内部所采用的材料主要为绝缘材料和导电材料。绝缘材料包括支撑绝缘件、绝缘油等绝缘物质，导电材料包括铜、铝、硅钢片等。当电流互感器发生缺陷时，内部绝缘物质由于高温、电弧会发生分解，绝缘件和绝缘油会析出微量气体。在正常运行中，内部不锈钢材质含有的催化物质也会使绝缘材料产生气体。由于设备内部气体的游离和扩散，当通过气体分析设备缺陷时，应对数据进行比较，并结合多种检测手段进行分析，才能准确判断设备缺陷性质和严重程度[2]。

2 220 kV电流互感器缺陷发现过程

2019年7月，某供电公司带电检测人员对某220 kV变电站进行电流互感器试验时，发现该间隔的B相油色谱单氢严重超标准值，油化验结果为001，经分析怀疑该设备内部存在微量水分超标，造成油中含水量增加，引起局部放电。

带电检测人员对设备进行红外热像检测和相对介质损耗检测，这两种检测数据均未见异常，但油色谱检测发现数据异常，所以检测人员对数据进行统计，并与历史数据的变化趋势进行对比。B相电流互感器油中溶解气体分析如表1所示。其中，甲烷、氢气、总烃的增长趋势如图1—3所示。

表1 B相电流互感器油中溶解气体分析表（μL／L）

带电检测人员再次对该设备进行相对介质损耗及电容量带电测试，数据如表2所示。

根据国网公司Q／GDW 11168—2013《输变电设备状态检修试验规程》中对于油浸式电流互感器的规定，220 kV电压等级电流互感器介质损耗值不大于0.008。该电流互感器的介质损耗值换算至绝对介质损耗值为0.018 9，该值大于标准要求，其电容量为1 042 pF，与开始比较增大1.9%。

图1 甲烷历次试验数据折线图

图2 氢气历次试验数据折线图

图3 总烃历次试验数据折线图

表2 B相电流互感器介质损耗及电容量数据表

3 设备拆解

拆解前，电流互感器外部无异常，绝缘件等均完好。

拆解时，发现绝缘牛皮纸质量控制不严，中间位置出现破损，在下方出现折痕和损坏，说明该电流互感器在工艺控制上把关不严。油浸式电流互感器外表检查情况如图4所示。

图4 油浸式电流互感器外表检查情况

电气试验人员发现在绕组绝缘纸的内部距离上方66 cm处，存在烧损放电现象，疑似该电流互感器在生产过程中，包绕导电杆时工艺控制不严格，存在质检流程不合理的现象。

在绕组主导电杆部位多处存在放电痕迹，在整个导电杆外部包绕的绝缘牛皮纸中存在大量的碳氢聚合物，该物质为绝缘油与水在高温和放电过程中形成的蜡状物，在距离底部44 cm处存在较多的绝缘纸不平整、包绕不严格、不标准等情况，如图5、图6所示。

图5 油浸式电流互感器绝缘屏逐层剥离

图6 包绕导电杆的锡箔纸上出现碳氢聚合物

通过设备拆解情况及试验数据分析该油浸式电流互感器故障形成的原因。一次绕组导电杆周围的绝缘牛皮纸制造工艺和质量控制不严格，部分绝缘牛皮纸存在尖角和不平整现象，高电压下在导电杆、绝缘纸和锡箔纸等位置产生放电，放电造成的高温导致绝缘油分解。分解的绝缘油和水产生化学反应，碳氢聚合物会使绝缘进一步劣化，形成恶性循环。绝缘损坏后，使局部放电加剧和温度升高，再次产生碳氢聚合物，形成区域性的油状物。这些油状物吸附在锡箔纸中，最终导致油浸式电流互感器的故障。

4 采取措施

该设备缺陷发生后，相关部门对设备进行退役处理，更换相同规格的电流互感器，并将缺陷设备解体，彻底查清该缺陷的根本原因。同时，组织对同批次电流互感器进行逐个筛查，对油中溶解气体增长趋势明显的设备进行高频局部放电、相对介质损耗、相对电容量测试及红外精确测温等工作。

对于充油型电力设备，设备厂家应加强制造质量管理，细化工艺控制，严格把关每一环节[3]。供电部门应加强充油型电力设备带电测试，对油中溶解气体增长趋势明显的电流互感器进行高频局部放电、相对介质损耗、相对电容量及红外热像测温等测试，对试验数据进行多方面判断分析。同时，依据历年停电试验时的数据，重点排查同类型、同批次的电流互感器，重点关注充油型电流互感器的老化问题。