柯维新
（惠州电力勘察设计院有限公司 516023）
摘要：电流互感器在电力系统中是十分常见的设备，通常被用于电厂和变电站，其作用是将一次系统电流按比例缩小，广泛的用于计量和设备监控，一旦互感器出现问题，就很容易导致电力系统不能正常供电。电流互感器是电力系统中的重要元件，直接关系到电网的安全运行。对一起220kVSF6电流互感器发生故障的原因进行了分析，并采取了处理措施，说明了常规绝缘试验不能有效检测出隐蔽性缺陷，需要开展红外检测和相对介质损耗因数等项目，以确保电网安全。
关键词：SF6电流互感器；绝缘试验；红外检测；介质损耗
引言
电流互感器（CurrentTransformer，CT）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，用来进行变电站或线路的保护、测量工作。电流互感器长期串联在线路上运行，将二次电流输入测量仪表或继电保护装置。造成电流互感器故障的原因很多，常见外部原因有系统负荷不平衡、接线错误、误差超标等，其中二次回路开路、引线接头松动、注油工艺不良、电容末屏接地不良等会导致局部过热或放电，使色谱分析结果异常。内部原因大多是自身绝缘问题，如绝缘工艺不良，电容型电流互感器绝缘包绕松紧不均、电容屏错位或断裂、绝缘干燥和脱气处理不彻底等缺陷导致运行中绝缘击穿。电流互感器故障会严重影响测量的准确性及继电保护动作的正确性，干扰电网正常运行。本文就电流互感器的常见故障原因进行分析，并采用一具体案例阐述解决措施。
1电流互感器故障情况
1.1情况简介
某电站选用中山市泰峰电气有限公司生产的220kVSF6电流互感器，型号为LVQB-220W2，2009-12出厂，2010-04投运。在一次日常巡视中，发现这台220kVSF6电流互感器的膨胀器异常升高，随即将其退出运行，隔绝了事故隐患，避免事故扩大化。
1.2历次绝缘试验经查阅
该组电流互感器历次的绝缘试验数据发现，在C相故障发生前后各相的电容量变化不大。2013年以前，各相之间的介损较为接近。2015年，C相介损比上次增长约54%，但仍小于DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》中的注意值0.7%.故障后，C相介损略微增大，仍在标准注意值范围内。
1.3故障后的色谱数据
GB/T7252—2010《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定，对于220kV电流互感器，乙炔小于等于1μL/L（注意值），氢气小于等于150μL/L（注意值），总烃小于等于100μL/L（注意值）。由故障后色谱试验数据可知，C相各项数据远超注意值。另外，B相的氢气和总烃远超注意值，乙炔与注意值接近，运行状况、历次绝缘试验均未见异常。利用三比值分析法，B相、C相编码均为110，判断为低能放电，不同电位之间的火花放电。表1为电流互感器故障后的色谱试验数据。
2电流互感器解体情况
2.1结构分析
经解体后对其进行结构分析，确定该电流互感器一次绕组为“U”形结构，采用油纸电容型绝缘，共有10个主屏，每个主屏由导电的电屏（铝箔）和绝缘纸组成。为使内层绝缘易于干燥，铝箔上有均匀的小孔。其中，最内层的电屏（又称“零屏”）与一次绕组直接连接，“U”形结构两侧的零屏有联结线；最外层的电屏（又称“末屏”“地屏”）通过编织铜带引至二次端子箱后接地。为改善电场分布，在2个主屏端部之间设有较短的端屏。一次绕组底部穿有6支铁芯，每支铁芯外各绕有1组二次绕组。
2.2解体情况
将C相电流互感器解体，发现绝缘油色泽良好，一次绕组串、并联接线板未见异常，末屏接地未见异常。电容屏解体检查，从第6屏开始至第4屏，出现区域宽度约10cm的X腊，绝缘纸发硬并有轻微褶皱，铝箔上未见放电痕迹。“U”形一次绕组表面光滑，无毛刺及损伤。解体铁芯，发现有部分硅钢片绝缘损坏，出现过热、局部放电现象。
3故障原因分析
3.1绝缘纸褶皱
由于电容屏绝缘纸有褶皱部位，所以注油后绝缘层间空隙变成油隙。依据电场理论，复合绝缘中电场的分布与介电常数成反比。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆绝缘油的介电常数（约为2.2）比油纸绝缘（约为3.7）要小，而绝缘油的击穿场强比油纸绝缘低得多。于是，在油纸绝缘中，在交流电压作用下的油层为薄弱环节。油隙被击穿后，绝缘油产生气体。电容屏绝缘纸包扎紧密，屏间相对封闭，初始局部放电产生的气体向周围扩散有限，加之X腊进一步阻止气体交换，气体超出油的溶解能力后形成气泡。气体的介电常数更小（约为1），局部放电发展为故障区域大范围的气泡放电，油裂解产生大量气体并析出，致使膨胀器异常升高。故障初期，局部放电区域小，产生的气体少，低电压介质损耗试验反应不明显。故障晚期，局部放电快速发展。如果不能及时发现，会因内部压力过高而发生爆炸。这个阶段，故障区域有大量X腊析出、沉积，温度升高，电流互感器表面出现明显的温差。
3.2铁芯硅钢片绝缘损坏
铁芯中硅钢片的质量不佳，铁芯损耗大，使得运行时的温度较高，硅钢片表面的绝缘漆碳化，层间短路，导致铁芯损耗进一步增大，温度升高，形成恶性循环。在长期的运行过程中，绝缘油受热分解、局部放电产生大量氢气及部分烃类，使膨胀器异常升高。电容屏的环境相对封闭，油中溶解的气体不易渗入，介质损耗试验反应不明显。依据DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》对电流互感油中溶解气体的分析试验规定：制造商明确禁止取油样时，宜作为诊断性试验。实际运行中，电流互感器由于油量少、采用全封闭微正压结构等原因，厂家要求不用取油样。而一次对末屏介损试验，测量介质损耗因数与电容量，末屏介损试验测量末屏对二次、外壳的介质损耗因数与电容量，它们主要针对整体受潮、劣化故障，不能有效地发现铁芯过热、局部放电导致的油分解缺陷，以及电容屏初期缺陷。这就埋下了一定的安全隐患。
4电流互感器常见故障分析及处理
由上述案例分析可知，现有的常规绝缘试验不能有效、灵敏地发现某些初期的局部放电缺陷；油色谱试验虽可发现早期缺陷，但由于微正压的结构等原因不易开展。因此，电流互感器的安全运行存在隐患。
4.1异常运行的处理
运行中的电流互感器可能出现开路、发热、冒烟、声响异常、绕组螺栓松动等异常现象。运行人员应根据出现的异常情况判断处理。比如用试温蜡片检查电流互感器的发热程度，从声音和表计指示情况辨别电流互感器的二次回路是否为开路。开路时，电流表指示为零，电能表不转、有“嗡嗡”声，电流互感器本身有“吱吱”的放电声音或异音，端子排可能烧焦。如果发现上述现象，即认为电流互感器二次回路有开路故障。运行中的电流互感器出现上述故障之一者，应立即退出运行。
4.2运行中声音不正常或铁芯过热的处理
4.2.1运行中声音不正常或铁芯过热的原因
运行中的电流互感器在过负荷、二次回路开路、绝缘损坏而发出的放电等情况下，都会产生异常声音；对于半导体漆涂刷的不均匀造成局部电晕，以及夹紧铁芯的螺栓松动，也会产生较大的声音；电流互感器铁芯过热，可能是由于长时间过负荷或二次回路开路引起铁芯饱和而造成的。
4.2.2处理措施
在运行中，当发现声音不正常或铁芯过热时，首先应观察并通过仪表等来判断引起故障的原因。如果是过负荷造成的，应将负荷降低到额定负载下，并继续监视和观察；如果是二次回路开路引起的，应立即停止运行或将负荷降到最低限度；如果是绝缘破坏造成的放电现象，应及时更换电流互感器。
4.3二次回路开路处理
4.3.1二次回路开路的故障现象
由于铁芯中磁通饱和，在二次侧可能产生高压（数千伏至上万伏），在二次回路开路点可能有放电现象，出现放电火花及放电声；铁芯可能因磁通饱和引起损耗增加而发热，使绝缘材料产生异味，并有异常声音；过电流互感器二次侧相连接的电流表指示可能摇摆不定或无指示，电能表转速可能出现异常。
4.3.2处理措施
在运行中，如果发现电流互感器二次侧开路，应尽可能及时停电处理。如果不允许停电，应尽量降低一次负载电流，然后在保证人体与带电体保持安全距离的情况下，用绝缘工具在开路点前用短路线将电流互感器二次回路短路，再将故障排除，最后将短路线拆除。在操作过程中，要有人监护，注意人身安全。
5结束语
电流互感器在电网运行当中发挥着非常重要的作用，所以在日常工作当中，我们应该充分的认识其重要性。加强运行检修人员的技能和职业教育，及时发现运行中存在的隐患，及时地对故障原因进行分析及排除。总之，电流互感器承担着对一次设备运行情况进行监视、测量和保护的重要任务。如果严重损坏，会造成误动、拒动，甚至引发停电。因此对于互感器的故障，应予以必要的重视，对故障现象、原因进行深入分析，并采取相应的处理措施，及时采取技术手段进行监测、分析，及时消除事故隐患，避免同类事故再次发生，以保证系统的安全、稳定运行。
参考文献：
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[3]黎勇.关于电流互感器现场校验技术的分析[J].通讯世界.2014（02）
[4]刘英环.电流互感器的误差分析[J].知识经济.2013（03）
论文作者:柯维新
论文发表刊物:《河南电力》2018年5期
论文发表时间:2018/9/6
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