摘要：500kV电流互感器在运行中出现故障的主要原因是由于设备的材料、质量、装配等造成的，其会给电力系统的稳定运行带来极大的威胁。本文主要对500kV SF6电流互感器的故障原因进行了分析，并提出了一些相应的预防措施。
关键词：500kV；SF6电流互感器；故障原因；措施
一、SF6电流互感器的故障类型
SF6电流互感器的故障主要有 8 种类型，分别是: 主绝缘击穿、内部放电、瓷套断裂、防爆膜破裂、气体泄漏、气体受潮、二次接线板老化、二次引线绝缘破损等。其中主绝缘击穿、内部放电、瓷套断裂等三类故障对设备、系统及人身安全的威胁最大，本文主要对这三种故障进行分析。
二、故障分析
（一）主绝缘击穿
造成 SF6电流互感器主绝缘击穿故障的主要原因包括:
1、设计不合理，导致 SF6电流互感器内部电位分布不均匀，局部场强过于集中。
2、电容屏连接筒材料机械强度不够，制造或安装工艺不良。导致电容屏在运输或安装过程中发生位移，引起内部场强发生变化。
3、二次绕组屏蔽罩因材质不良或安装存在缺陷，而发生破裂或屏蔽罩螺丝松动等。导致电场畸变，直接造成内部主绝缘击穿；或因产生局部放电并持续发展，最终造成内部主绝缘击穿。
4、支撑件的微小裂缝或气泡，以及支撑件的松脱等。支撑件的微小裂缝或气泡在运行电压的作用下，产生局放并发展至击穿。支撑件松脱后会造成内部间隙距离发生变化，而导致击穿故障的发生。
5、异物造成主绝缘击穿。导致 SF6电流互感器主绝缘击穿的异物，可能是由于连接筒和电容屏上端的开口圆筒之间在运输过程中磨擦所产生，也可能是因为接触不良造成的局部放电所生成，还有可能是制造过程中混入杂质。这些异物散落到电容屏外表面和玻璃钢内壁上，使得电容屏外表面和玻璃钢内壁的电场分布发生畸变，产生持续的局部放电，最终造成了电流互感器内部绝缘击穿。
（二）内部放电
造成 SF6电流互感器内部放电的主要原因包括:
1、电容屏因固定螺丝松动而出现悬浮电位。
2、连接筒和电容屏上端的开口圆筒之间接触不良。
3、二次绕组屏蔽罩失地后，可能出现电位悬浮。
（三）瓷套断裂
造成 SF6电流互感器瓷套断裂的主要原因包括:
1、制造质量不良。瓷套断裂故障的发生与环境温度的急剧变化密切相关，但温度变化不会直接导致瓷套的断裂。理论计算表明，水压试验中采用带躯壳和带两端盖板两种方式时，瓷套上应力分布大体一致，但在上法兰和瓷套的结合处，带躯壳的瓷套上存在明显拉应力集中，这个应力值约是平均应力的 5 倍。该应力区不是环形分布，在躯壳两个肩部以下对应的法兰瓷套结合处最大。温度急剧变化时，SF6电流互感器内部的压力会相应发生变化。理论计算还表明，沥青缓冲层对于降低温度导致的内应力作用非常明显。而发生断裂故障的瓷套无沥青缓冲层，因此最终发生了断裂。由于电瓷产品制造业属于劳动密集型产业，生产环节多，手工操作多，产品的质量影响因素涉及面广，产品的生产流程、产品的配方、产品的生产工艺、产品的生产周期、产品的出厂检验等都对产品的质量起着决定性的作用。因此电瓷产品的质量分散性相对较大，采用湿法工艺生产的电瓷产品尤其明显。一般而言，采用等静压法（即干法）工艺，由于生产环节少，生产流程相对简单，因此产品质量一般比较稳定。电瓷产品存在老化现象，根据国外研究，高硅瓷（普通瓷）质绝缘子的强度15 年就达到设计极限，而高铝瓷（高强瓷）质绝缘子的寿命则长得多，但也存在老化的问题。因此SF6电流互感器瓷套的长期运行性能还值得进一步研究。
2、运输和吊装不当。理论计算表明，如果瓷套上产生裂纹，内压可能会进入裂纹面内，增加裂尖的应力，极易造成裂纹快速扩展瓷套断裂。若运输和吊装过程存在剧烈振动，可能导致在互感器颈部瓷套等部位的材料损伤。因此在设备的运输和吊装过程中，必须严格按照有关规定的要求进行。
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三、预防 SF6电流互感器故障的措施
（一）主绝缘击穿故障
1、设备的生产制造阶段
（1）制造厂应提高产品的设计水平，新型产品投产前，应严格对内部的场强进行充分的理论计算和实际测量。
（2）SF6电流互感器生产制造应选择质量优异的材料和零、部件，严格对每批次材料和零、部件进行入厂检验。对于电容屏连接筒材应充分验证其机械强度和延展性，支撑件必须满足全电压下20h 无局部放电的要求。
（3）生产厂家应制订合理的装配流程，并要求工作人员严格执行，同时应切实保证厂房的环境条件满足装配要求。
（4）产品出厂前，应严格进行一次绕组的工频耐压试验、局部放电试验。必要时，订货单位应安排人员对产品的出厂试验进行现场监督。
2、设备的运输过程
（1）运输中，每台产品上应安装量程为 10g 的振动记录仪或安装振动子（110kV～220kV 安装 10g的 1 只，330kV～500kV 安装 10g 和 20g 各 1 只），到达目的地后检查振动记录装置，若记录数值超过 10g 或 10g 钢球落下，则产品应返厂检查。
（2）运输车辆的行驶速度应符合产品技术标准的规定。
3、设备的交接验收
1、在 SF6电流互感器现场安装完成后，投运前应严格进行一次绕组的老炼及工频耐压试验。
2、有条件时，应对投运前的 SF6电流互感器进行局部放电试验。由于现场试验背景噪声一般难以满足常规局部放电测试的要求，因此SF6电流互感器局部放电试验通常只能在试验条件较好的试验室内进行。但随着特高频局部放电测试技术的成熟，通过现场特高频局部放电测试，可能能够有效地发现 SF6电流互感器内部的绝缘缺陷。
（二）内部放电故障
设备内部放电故障的最终结果将会导致主绝缘击穿故障的发生。因此，防止 SF6电流互感器主绝缘击穿的措施，对防止设备内部放电故障同样有效。一些类型的 SF6互感器，当屏蔽罩失地后，因电位悬浮也会发生内部放电故障。对于这种类型的设备，在设备的出厂前和安装前，还应对二次绕组屏蔽罩的接地连通进行检查。接地连通检查可采用电压电流法或电容量测试法。其中电压电流法适用于二次绕组屏蔽罩经接地端子接地，或通过二次穿线管接地的互感器；而电容量测试法则仅适用于通过互感器接地端子接地的二次绕组屏蔽罩接地连通检查。
（三）瓷套断裂故障
1、设备的生产制造阶段
随着市场竞争的日益激烈，个别瓷套生产厂家为了更多的赚取利润，而不顾工艺流程的要求，忽视了产品的质量，同时也不能严格开展出厂检验，导致产品存在质量隐患，且不能有效检出。而一些产品质量优良的瓷套生产厂家，因为需要严格按照工艺流程组织生产，往往难以及时供货。互感器生产厂家为了及时供货，有时便选用质量低劣的瓷套，特别是 220kV 及以下电压等级的 SF6电流互感器，这种现象比较突出。最终将危险带入了电网中。因此，为了预防 SF6电流互感器瓷套断裂事故的发生，瓷套生产厂家应该严格按照工艺流程组织生产。互感器生产厂家应选用质量优良的瓷套。此外，在 SF6电流互感器的质量能够得到保证的前提下，建议优先选用复合绝缘套管，从根本上消除瓷套断裂的故障隐患。
2、设备的运输和吊装
互感器的运输和吊装工作，必须按照相应的技术标准进行。
、设备检验
（1）瓷套必须要按相关技术标准抽样或者逐只试验。瓷套的内压耐受，要采取安装电流互感器躯壳的方式进行。
（2）SF6电流互感器的生产厂家要对每批次的瓷套进行安装 SF6电流互感器躯壳方式的抽样内压试验。
（3）SF6电流互感器在装配前，要对符合检测条件的瓷套进行超声探伤检测。
四、结语
对500kV SF6电流互感器的故障原因进行分析，从而能够采取有效的措施进行预防，加强对电流互感器的检验工作，还可以在设备投入运行前进行工频耐压试验、超声探伤检测，必要时还可以进行局部放电测量，从而保证电流互感器的正常运行。
参考文献：
[1]王照华，马峥.对500kV电流互感器故障的分析[J].中国科技财富，2011，（20）.
[2]周海滨，陈国华.500kV SF6电流互感器事故分析及预防措施[J].高压电器，2012，（6）.
[3]白晨皓.浅谈500kV SF6电流互感器故障分解产物诊断[J].中小企业管理与科技，2013，（36）.
论文作者:焦雅琴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/29
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