110kV电流互感器产生乙炔的原因及防范措施

110kV电流互感器产生乙炔的原因及防范措施摘要：随着经济和电力行业的快速发展，电力系统中电流互感器（CT）将一次侧的大电流转换成用于二次侧电能计量、测量和保护装置所需的小电流，并起到与高电压隔离的作用。随着我国电网的不断建设扩大，电网电压等级不断提升，传统油浸正立式CT无法完全满足性能和经济上的要求。油浸倒置式CT由于其耐受动热稳定性好及材料成本低等优点，在220kV及以上电压等级的电网中被广泛应用。但近年来，各地连续发生多起500kV油浸倒置式CT严重爆炸起火事件，对电网安全运行构成严重威胁，并对社会产生一定不良影响。为此有必要开展油浸倒置式CT故障原因分析，查找事故的真实原因，以指导选型和运行。关键词：110kV电流互感器；产生乙焕原因；防范措施引言在安装电流互感器时，首先，要确定线路是否带电，必须先用验电器验电后，挂接地线，再进行操作；其次，电流互感器必须选择合适的电流比和电压等级，电流比不能小于额定电流，但不能高出太多；最后，在安装过程中电流互感器二次端不能开路，电压互感器二次端不能短路。1结构特点油浸倒置式CT的二次绕组及主绝缘处在头部。由于二次绕组数量较多且处于低电位，一次导电杆处于高电位，由此造成一次侧和二次侧绕组间的电位梯度较大，且由于重量大，该部位的绝缘件受力也较大。对于油浸式，该部位油压最小，在低温下还会出现负压状态，随着气温的变化，该部位的油压也正、负交替变化。膨胀器在-40°C~+70°C范围内伸缩，所对应的中间位置（即自然高度）应为15°C，但考虑取油样的消耗，需留有一定冗余，普遍将自然高度选定在25°C~30°C间。通常油温处在25°C~30°C间，膨胀器内外压力平衡，当油温高于30C时，内部处于正压，低于25°C时则负压。油温越低负压越严重。油浸倒置式CT的发热源也在头部，由于绝缘油少，绝缘包扎厚，并且头部油流通道狭窄，绝缘油流动循环能力差，致使气泡聚集。2原因分析2.1现场检查现场使用直流电阻测试仪对一次绕组在不同连接方式下的直流电阻进行测试，显示结果如下。1）两个绕组串联时，测量P1外部端子至P2外部端子之间的直流电阻，测试结果为72.54mQ。2）测量单个绕组C1、P2之间的直流电阻，即C1外部端子至P2外部端子，测试结果为226^QO3）测量单个绕组P1、C2之间的直流电阻，即P1外部端子至C2外部端子，测试结果为72.81mQ。4）测量P1外部端子至C2内部接点之间的直流电阻，测试结果为148^。。5）测量C2内部接点至C2外部端子之间的直流电阻，测试结果为69.47mQ。分析上述测试结果，初步怀疑故障点在C2的内部接点与C2的外部端子之间。对该电流互感器进行解体检查，发现C2内部接点存在电弧放电痕迹。继续解体检查，发现C2内部接点连接处的丝杆外螺纹、连接端子孔内壁、垫圈外表面及孔内壁、紧固螺帽（防松螺帽）外表面及内丝扣等处均有不同程度的电弧放电痕迹。2.2电流互感器产生乙焕的原因分析解体检查结果与之前的油色谱分析和三比值编码测试结果相互印证，基本一致，导致乙焕产生的原因是该电流互感器内部电弧放电所致。至此应该说已经找到了问题的原因，但什么原因引起了电弧放电，这是问题的关键，需要进行深入分析。进一步检查发现，该电流互感器P1、P2、C1内部接点连接处也存在不同程度的电弧放电痕迹。测量还发现，P1、P2、C1、C2内部接点连接处丝杆外螺纹表面（即外螺纹的牙顶）与连接端子孔内壁、垫圈孔内壁之间的间隙均为2mm。这个间隙使丝杆外螺纹表面与连接端子孔内壁、垫圈孔内壁之间处于似接非接状态，几乎不存在可靠接触，不符合国家标准《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》中“当矩形母线与螺杆形接线端子连接时，矩形母线的孔径不应大于螺杆形接线端子直径1mm”的要求。由此可见，这是一起比较隐蔽的重大安全隐患，电弧放电只是导致电流互感器产生乙炔的一个诱因，究其根本原因是电流互感器存在设计缺陷。3措施3.1铁芯材料的选择零序电流互感器检测电流一般从几毫安到几百毫安，而一次回路导线受到结构限制往往只有一匝到几匝，激磁安匝较小。对最小检测电流为0.006A的剩余电流装置，最小工作磁场约为0.08A/m，这要求铁芯具有较高的导磁率和初始导磁率。正常工作时，主电路可能会受到大起动电流或短路电流的冲击，互感器处于极端饱和状态，此时不能因剩磁影响动作特性，因此要求铁芯具有低矫顽力。铁镍软磁合金材料，适合在弱磁场条件下工作，可用于制造剩余电流互感器的铁芯。非晶和超微晶合金材具有较高磁导率，加工及热处理工艺要求较低，成本也相应较低，近几年发展较快，稳定性也逐渐提高，其应用逐渐增多。对于剩余动作电流较大的其它剩余电流断路器（如剩余动作电流为几十安以上），也可以采用硅钢片等其它导磁材料制造互感器铁芯。3.2防范措施由于该问题是由设计原因造成的，我们对该厂家同型号、同批次的电流互感器进行了全面统计，按照电流互感器的安装位置重要程度进行排序，并列入大修项目储备库，通过大修进行全面彻底解决。同时，采取以下防范措施。1）设计人员应认真学习相关设计标准、规范，努力提升设计水平。2）规范产品装配工艺，加强产品装配的全过程管理。3）利用红外测温、油色谱分析等手段做好技术监督工作，发现异常及时处理。4）继续认真做好日常检查维护工作，确保设备稳定运行。3.3加工工艺的改进对零序电流互感器加工工艺方面进行改进，对其抗干扰性能的提升也有一定的效果，如：对铁芯进行热处理；在铁芯表面喷涂一些绝缘漆等。此外，剩余电流的产生还与载流导体相对互感器窗口中心位置有关，载流导体越靠近互感器窗口中心位置，剩余电流越小，越偏离中心，磁路越不对称，剩余电流越大。3.4增加屏蔽层、屏蔽圈的厚度。在断路器体积空间允许的情况下，将互感器外面的罩壳尽量做大，增大罩壳里面屏蔽层、屏蔽圈的厚度，干扰信号不易进入，屏蔽效果更理想，抗干扰性能得到提升。额定电流110A及以下可采用1〜2mm的普通钢板制成屏蔽罩壳，必要时也可采用双层屏蔽罩壳。额定电流110A以上，主回路电流漏磁通对平衡性能的影响较严重，尤其是对互感器铁芯两边的影响，因此屏蔽设计要求较高。一般在铁芯的两边采用多片高饱和磁感密度材料制成的屏蔽铁片屏蔽，铁芯内外圈采用屏蔽圈屏蔽。结语生产厂家调查发现，该批次装配工人在流水线操作时没有熟练掌握操作步骤及注意事项，是造成该部位磕碰、产生铜屑的主要原因。通过对异常互感器的解体及故障查找的过程分析，为该类型互感器在投运初期即产生乙炔的情况提供参考。参考文献：张利燕，郭猛，陈志勇，等.电流互感器故障诊断与分析】J].变压器，2011,48(11)：57—59.纪宏伟.220kV电流互感器缺陷原因分析[J].东北电力技术，2002,23：30—32.李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2001.⑷赵军，张志刚，邢超，等.一起220kV电流互感器冒顶故障的诊断与处理[J] .东北电力技术，2017，38(8)：29—33.⑷刘长江.太平湾电站220kV电流互感器介损超标原