一起电流互感器产品缺陷引起的分析

孙金瑞

（太原煤气化集团供电分公司，山西 太原 030024）

电流互感器的用途是实现被测电流值的变换，与普通变压器不同的是其输出容量很小，一般不超过数十伏安。一组电流互感器通常有多个铁心，即具有多个绕组，提供不同的用途。电流互感器的一次绕组通常串接于被测量的一次电路中，二次绕组通过导线或电缆串接仪表及继电保护等二次设备。电流互感器二次电流在正常运行及规定的故障条件下，应与一次电流成正比，其比值和相位不超过规定值。电流互感器的额定一次电流和额定二次电流是作为互感器性能基准的一次电流和二次电流。

电流互感器产品质量，直接影响电力系统的安全稳定。只有好的产品、优质的产品，才能给电力系统提供安全稳定运行的保障。都说产品质量是设备长期稳定运行的根本保障，但是如果从产品本身就有缺陷，再加上产品生产过程中的工艺不到位、检测不到位，往往就会造成一些不必要的事故发生。

2018年12月，在一个110kV变电站10kV系统的母联开关柜内，运行中的电流互感器发生的过热烧毁现象。现场焦糊味浓重，幸亏变电运行人员发现及时、处理得当，才没有造成停电和电气设备大面积烧毁事故。这起事故虽然没有造成电气设备停电，但是故障箱的电流互感器严重烧毁，无法使用。未实现快速供电，在没有配件的情况下，经过协商，临时用一截短路母排进行代替。这样一来就给电气设备的稳定运行带来了一定的安全隐患。

烧毁的电流互感器型号为：LZZBJ12-12，额定电流比3000/5A，额定电压10kV，额定绝缘水平12/42/75kV。

图1~图4是故障电流互感器的拆解照片。

图1 电流互感器解体照片

图4 导电杆与导电排

1 电流互感器的结构与功能介绍

通过对电流互感器的拆解可以很直观的发现，电流互感器是由四部分组成的：固定底板、一次部分、二次部分、绝缘部分。

（1）固定底板：顾名思义，就是用来固定整个电流互感器并且安装到配电柜内部的预设位置。

图2故障点烧灼痕迹

图3 螺纹接触部位放电烧痕

（2）一次部分：这部分又分为母排连接片、导电排、导电杆。高压电路互感器的一次部分只有1匝。一次部分的截面积与通过其的额定电流成正比。

①母排连接片：连接片上有内螺纹内孔，用螺丝和母排紧密连接，确保连接可靠、导电良好、以免发热。每个电流互感器有两个连接片，分别是一次母排的进线和出线端。

②导电排：一端与母排连接片焊接一头与导电杆通过螺纹进行连接，用于导引电流。一个电流互感器有两个导电排。

③导电杆：导电杆两端分别于两个导电排固定，并且穿过二次线圈。用于传导一次电流。

（3）二次部分：分为二次线圈和二次接线端子。

①二次线圈：根据实际设计需要，将二次线圈绕制在铁芯上面。二次线圈的匝数是根据一次额定电流的大小来确定的。

根据电流互感器的额定电流3000A可以计算得出n2为600匝。

②二次接线端子：用于二次线圈的首尾引出来，便于保护和测量回路的连接。

（4）绝缘部分：用于一次部分、二次部分、底板之间的固定和保证其绝缘良好、可靠。

2 故障原因分析

通过对电流互感器的拆解发现有三个问题，这三个问题是导致电流互感器烧毁的根本原因。

（1）导电杆与导电排连接处虽然有螺纹连接，但是端部的焊接不牢靠，造成螺纹连接不够紧密，导电接触面积达不到额定电流的要求。当通过大电流时就会发热，随着发热持续内部绝缘降低，从而引起螺纹间的电弧，电弧又加重了发热和绝缘的劣化。最终造成绝缘破裂，电流互感器烧毁。

（2）导电杆的材质与导电排的材质不同，也是导致发热的一个主要原因。在电气设备的母线材料选择上通常采用T2型号的铜材。这种铜材具有导电好、电阻低、发热量小的特点。

现场通过检查发现，一次部分的母排连接片和导电排是优质的铜，而中间的导电杆使用的是H65黄铜材质。

紫铜导热系数为386.4w/（m·k），电阻率（20℃时）0.018Ω/m。

黄铜导热系数为108.9w/（m·k），电阻率（20℃时）0.071Ω/m。

由于紫铜和黄铜的电导率不同，从而导致两种不同的材料连接在一起，连接处会发热，电导率又会随着温度的升高而变大，更加剧了连接部位的发热。持续性的发热造成绝缘材料受热膨胀，最终造成电流互感器烧毁。

（3）绝缘部分，干式电流互感器是由环氧树脂或其他树脂胶注成的。这其中就有着质量的差别。优质的环氧树脂力学性能高、附着力强、固化收缩率小一般为1%～2%、优良的电绝缘性。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。稳定性好，环氧树脂的耐热性一般为80～100℃。而劣质的树脂就会相差很多，塑性小、耐热性低、易受温度影响而变形。通过对电流互感器拆解分析可以明显看出一次回路的连接部位是发热最为严重的部位，所以可以得出结论，产品质量是造成电流互感器烧毁的最根本原因。

这个电流互感器是一个小厂家生产制造的。厂家为了占领市场，就会低价销售产品。低价的产品导致产品生产上，偷工减料、以次充好。当产品使用到生产现场后，电气负荷低时，发热量也小，不会出问题；然而随着负荷增大后，电流随之变大，劣质产品的问题随即暴露出来，最终导致电流互感器烧毁。

随着该变电站用电负荷的不断增加，10kV进线断路器柜内的电流互感器也出现了严重的发热现象。柜体外壳的最高温度达到了67℃，可想电流互感器的内部温度会更高。

3 应对方法

干式电流互感器采用的是一次性浇筑成型的方式制作的，其内部结构是无法看到的，也就不能判断产品的质量优劣。只有通过技术检测和必要的出厂试验方能判断其质量是否合格。

（1）设备选型一定要合理，一定要考虑电流互感器的容量、精度、正常过负荷以及抗冲击电流的能力，必须满足正常运行要求和故障情况下的特殊要求。

（2）采购时一定要选择业内大厂家生产的产品或者是电力系统的入围电气设备制造厂家的产品。这样一来厂家产品有保障，设备才能稳定运行。

（3）提高检测手段，对电流互感器一次母线进行必要的回路电阻试验，回路电阻小于100uΩ，当大于这一数值时，必须检查清楚，并消除缺陷后方能投入运行。

为保证电气设备的安全稳定运行，需要对国内优质的互感器生产厂家进行咨询和采购。知名厂家的同型号的电流互感器一支的价格为5100元，而原厂家的电流互感器一组才4500元。

将10kV的进线和母联高压柜的电流互感器更换成大厂家的产品后，发热现象再没有出现过，保证电气设备安全运行稳定。通过上述的实例充分说明了优质可靠的产品是保证电气设备安全稳定运行的前提和最根本的保障。