一起220kV SF6电流互感器故障分析

第6页共6页一起220kVSF6电流互感器故障分析广东电网公司潮州供电局（521011）李佳林〔摘要〕作者对一起220kVSF6电流互感器故障的原因进行分析，提出引起故障的具体原因，并提出当前SF6电流互感器的缺点，供生产厂家在产品质量控制方面及电力技术人员在电气试验方法研究上作参考。〔关键词〕SF6气体绝缘电流互感器故障分析1、前言SF6气体绝缘电流互感器（以下简称电流互感器为TA）采用上世纪90年代国际上最新、最先进的倒置式结构，与传统油浸式TA相比具有绝缘特性稳定、维护简单（10～15年免维护）、抗动热稳定能力强、寿命长等众多优点。在国内，220kVSF6气体绝缘TA是近几年才迅速发展起来的，是一种新型设备，目前对该类TA设备的运行、试验等经验仍未成熟。最近几年，220kV及以上SF6气体绝缘TA设备故障时有发生。今年5月底，我局管辖的一个变电站发生一起因220kVSF6气体绝缘TA故障的设备事故，以下对该起TA故障作肤浅分析。2、TA故障分析2.1、故障经过2007年5月29日16:01:46.465，我局管辖的一个变电站220kV同杆双回线路中的一回线路主保护动作，开关跳闸，重合闸不成功。同一时间，对侧（发电厂）同样发生线路主保护动作，开关跳闸。变电站侧故障相电流为10968A，故障测距为0.1km；发电厂侧故障相电流4080A，故障测距为41km。该线路全长30.5km，杆塔77基，杆塔从发电厂侧至变电站侧的编号由#1开始递增至#77。因当时是雷雨天气，结合保护动作及故障测距情况，重点由运行人员对变电站出线间隔一、二次设备进行检查，结果发现相关设备外观完好，没有异常情况，母线避雷器也没有动作。之后对该线路进行强送电，但不成功，线路保护动作，开关跳闸，故障相电流为12360A，故障测距为0.1km。变电站运行人员再对站内一、二次设备进行检查，结果发现相关设备外观完好，仍然没有发现异常；线路运行人员也迅速赶到线路的变电站侧，对靠近变电站侧的10余基杆塔进行检查，也没有找到故障点；线路运行人员对线路绝缘电阻进行测量，结果也在正常范围。至31日19:22，再次对该线路进行第二次强送电，仍不成功，线路保护动作，开关跳闸，故障相电流为13632A，故障测距仍为0.1km。6月1日上午，测试人员对站内出线间隔设备进行测试，最终发现该线路间隔B相TA一次绕组对地绝缘电阻为0Ω，二次绕组对地绝缘电阻为180MΩ，证明设备高压对地绝缘已经完全击穿，该TA故障。2.2、故障原因分析该线路及相关间隔设备为2006年2月投产，至今才一年余。故障TA设备为2005年9月出厂，型号为LVQB-220W2，变比为2×1200／1A，绝缘水平为252／460／1050kV，短时热稳定电流为50kA／3S，额定动稳定电流为125kA。故障前设备的各项试验合格，设备没有发现异常。2.2.1、雷电分析因设备故障时当地出现雷雨天气，首先应从是否因雷电引起设备故障进行分析。从“雷电信息系统”查询到线路开关跳闸前后5分钟线路走廊半径1km范围内的雷电情况如下表：时间经度纬度电流（kA）回击耐张段距离（m）2007-5-2915:57:15.744116:55:4223：41：31-19.9176、77817.62007-5-2915:57:15.807116:56:1823：41：35-31.2475、76、77191.1从上表可以看出，两个雷电的时间均在当天的15:57:15，与保护动作时间16:01:46相差达4分31秒。而保护装置和雷电信息系统均通过GPS进行对时，其准确度较高，两者的时间误差很小，不会超过1秒钟。假设TA绝缘击穿是因雷电入侵波引起，而雷电的持续和间隔时间都也很短，总和最多只有几百毫秒。考虑断路器的具有动作时间、保护的动作时间和TA的绝缘击穿时间，全部可以考虑的时间加起来也不会超过几秒钟，因而从时间上基本可以排除TA故障与雷电有关。另外，从变电站母线避雷器没有动作，也可以从另一角度证明TA故障非雷电过电压引起，且两个雷电与耐张段也有一定距离。根据以上分析，我们可以排除TA故障是雷电引起。2.2.2、产品质量分析故障TA的结构情况：产品由壳体、套管、底座和器身（即一、二次绕组）等几部分组成。二次绕组放置于产品上部壳体内，由一个盆式绝缘子固定并将高压与低压部分分开，一次导体从二次绕组中心穿过，与之构成非常均匀的同轴圆柱电场，二次绕组引出线通过屏蔽铝管穿过套管，从底座上的二次接线板引出。壳体顶部装有防爆装置，壳体与底座之间装有高压套管，底座内装有密度继电器、二次接线板、充气接头、接地座等。因排除TA故障与雷电有关，那么与产品质量是否有关？为进一步分析故障原因，我们采取对故障TA进行解剖分析，发现情况如下：①支撑二次绕组的盆式绝缘子严重烧损，烧出一个大洞，从外看直径约100mm，从里往外看直径约150mm。在烧穿大洞周围有3条横向裂纹和1条纵向裂纹。见图1。图1：被烧出一个大洞的盆式绝缘子②盆式绝缘子烧穿的大洞对应位置的二次引线屏蔽铝管导电杆，从上往下200mm处烧穿2个直径约5mm的孔。见图2。图2：被烧穿了两个孔的二次引线屏蔽铝管导电杆③有2个二次绕组（母差保护用）被烧损，烧损部位正好在二次引线引出孔处。见图3。图2：处在二次引线引出孔处的两个烧损二次绕组④在均压帽内部有大量烧毁的碳化物，为盆式绝缘子的烧损物。⑤在盆式绝缘子基座上有一片红色烧熔物，为基座固化胶烧损物。⑥一次导体电镀层变黑。⑦防爆阀完好，没有动作（对查找故障点产生一定的误导）。从以上的解剖情况看，故障是盆式绝缘子内表面发生爬电引起闪络，进而烧穿盆式绝缘子，并从内表面烧出到外表面，最后从高压到地形式放电通道，同时烧损2个在二次引线引出孔处的二次绕组。盆式绝缘子作为TA的绝缘和支撑部件，有无介损、局放小、抗弯性能好等优点，但存在本身电容量小，导致不同层面承受电场不均匀的缺点；盆式绝缘子在生产过程中也存在工艺的分散性，部分局部含有气泡或杂质的缺陷盆式绝缘子投入使用，缺陷部位容易被击穿；产品装配过程引起盆式绝缘子损伤，而损伤在电气试验时又难于发现，但运行一段时间后就可能因内部电场的变化等原因引起闪络，导致故障。如本次故障发生后，我们对该线路间隔完好无损的A相TA也进行解剖，发现盆式绝缘子内腔有一处长约50mm的黑色痕迹，生产厂家解释是因工作疏忽，在装配盆式绝缘子时，二次引线屏蔽铝管端部没有增加柔软保护层防护，使绝缘子内腔上部同二次引线铝管端部接触引起。根据以上解剖情况和分析结果，判断本次TA故障是因绝缘子缺陷引起闪络，最后导致短路事故。3、结束语SF6气体绝缘TA的优点明显，但也存在如绝缘子微小缺陷难于在投运前发现、防爆阀动作可靠性差等缺点，这些缺点有待生产厂家在产品的质量控制上进一步加强，也有待相关电力技术专家从试验手段上进一步研究，使每一个有微小缺陷的产品均能被排除在运行电网之外。附：〔作者介绍及联系方式