医学教程 倒立式电流互感器常见故障及异常原因分析

倒立式电流互感器

常见故障及异常原因分析生产厂家传奇电气(沈阳)有限公司德国TRENCH上海MWB江苏思源赫兹互感器有限公司大连互感器有限公司上海TRENCH沈变互感器厂

一、倒立式电流互感器常见厂家情况二次电流互感器总烃超标；220kV电流互感器内部故障；电流互感器色谱异常；220kV电流互感器爆炸，色谱异常；220kV电流互感器爆炸，色谱异常2、倒立式电流互感器出现的异常及故障情况倒立式正立式二次绕组在上部二次绕组在下部二、倒立式电流互感器结构特点1、结构1.膨胀器外罩2.排气塞3.膨胀器位置指示器4.金属膨胀器5.高压绝缘6.二次绕组7.一次端子8.储油柜9.瓷套10.底座11.二次端子盒12.二次端子13.注放油塞2、优点：通过改变一次绕组连接方式可得到1:2:4三种电流比；正立式互感器只有两种电流比。头部储油柜焊接密封，防渗漏油效果明显。一次导体较短，与正立式相比容易满足较高动热稳定电流的要求，同时也不需要接一次过电压保护器。由于一次绕组没有电容屏，也不存在正立式一次“U”型底部受潮故障现象，因此接母差保护时可任意选择二次保护卷。P1P266kV正立式倒立式结构二次绕组和铁心二次绕组铁心220kV及以上正立式P1P2

3、缺点：由于二次绕组和铁心在互感器的头部，使得互感器重心较高。

《110（66）～500kV互感器技术规范》中2.10款，要求电流互感器的运输过程中不能有严重震动、颠簸和冲撞现象。

由于体积较小，内部绝缘的变压器油很少（约正立式同电压等级的60%），不能长期采油样化验。

对于需要采油样的倒立式互感器，采油数次后要进行补油。

3、缺点：从结构原理上说，倒立式电流互感器优点多于正立式，但由于对其工艺和材料要求比较严格，因此国内很多厂家都不把这种结构的互感器作为主打产品推向市场。上海MWB及德国原装的倒立式电流互感器在国内也发生过很多次异常。4、二次绕组外屏蔽二次绕组试验合格后，放置在球状屏蔽罩内，屏蔽罩为铝合金材料二次引线通过引线管引到CT底部二次引线管二次绕组屏蔽罩屏蔽罩5、二次绕组外绝缘包扎产品的主绝缘包在二次绕组屏蔽罩外，因此这部分的绝缘材料非常关键。二次引线管为Φ44铝合金管，中间部分纸包绝缘内加26层电容屏，绝缘厚度32.5mm。电容屏

这批互感器是1998年沈变互感器厂生产，1999年投入运行，2000年发现油中总烃超标，而且H2含量很高，没有乙炔。这批产品为沈变互感器厂首批生产的倒立式电流互感器。2001年在大连第一互感器厂解体检查。解体检查发现二次包主绝缘电缆纸层间有大量凝固的X-腊，分析原因为产品结构设计不合理，造成局部位置场强分布高度集中，绝缘油在电场的作用下，分解出烃类气体，同时生成X-腊。三、倒立式电流互感器异常及故障情况原因分析（一）倒立式电流互感器异常原因分析（二）互感器异常原因分析

1、异常的发现：

运行人员发现几台互感器膨胀器有漏油、变形和油位普遍升高现象，于是对所有电流互感器进行全面检查，发现这批互感器中有13台H2严重超标，并伴有一定的CH4产生。立即停止运行，并将这批互感器全部返厂。（1）抽样情况在全部返厂的60台电流互感器中，共挑选了39台有代表性的产品进行了高压试验，其中带过电的9台，未带过点的30台。在带过电的9台互感器中，7台H2大于10000ppm，1台H2为84ppm，1台没有H2；试验项目为局部放电、介损和温升试验。（见明细表）不带电的30台互感器全部做了局部放电试验和介损试验.所有抽查到的互感器介损全部合格。2、返厂检查情况（2）试验情况7台H2严重超标的互感器（10000ppm以上），局放试验加压刚到30kV时，放电量就全部大于10000pC。对其中2台进行了抽真空脱气，H2含量由原来24619ppm/12798ppm，降低到1890ppm/735ppm，可以加压到72.5kV，这时的局部放电量为5000～8000pC。说明这批互感器局部放电量与内部产生的气体多少有关对其中2台2×600/5A的互感器做了温升试验，加电流740A（额定电流600A的1.2倍），试验时间大于5小时，各端子温升全部合格。没带电过的30台互感器，电压加到72.5kV时，局部放电量均不大于5pC，全部合格。

说明没带过电的互感器通过局部放电、介损试验是检测不出来的（3）解体情况现场两次共解体检查了5台色谱严重超标的产品，解体检查情况如下：甘泉二线B相其中3台，发现支杆颈部外绝缘表面有黑色痕迹，经鉴定，为铸铝外壳的擦痕。母联C相、所内B相，也发现有同样的黑色擦痕。母联C相进一步解体，发现甘泉二线B相、所内B相等4台互感器二次引线管电容屏多层有裂纹，而且这些裂纹全部在同一侧的同一个位置。母联B相，解体发现一次导电管P1侧有过热迹象，经确认为P1接线端子氩弧焊时用湿麻布降温时残留水份造成，不是运行中过热产生。检查二次绕组铁心全部使用新硅钢片，接头较少，没有过热痕迹。绝缘材料与包扎

主绝缘采用的是德国奥斯龙纸业公司生产的德莎牌绝缘材料，二次引线管部分使用的是乐山瑞松纸业生产的绝缘材料，变压器油采用的是克拉玛依45#油。（4）原因分析1、通过以上的试验和部分产品的解体检查情况，可以确定的是这批互感器出厂试验项目全面，指标合格，现场交接试验也全部合格，但带电后部分互感器内部开始产生H2，说明这部分产品内部出现了一般试验无法检测到的隐藏缺陷，这一点通过局部放电试验、介损试验以及色谱分析得到确认。2、通过对9台异常互感器进行高压试验、5台解体检查可以确认这批互感器产生H2、CH4升高的原因为二次引线管的电容屏裂纹而产生低能放电，造成电容屏裂纹的主要原因是由于互感器受到了严重的摇摆或冲击。3、关于油位普遍升高问题，是由于厂方交货时，按运行单位要求互感器内部注油偏多，由于气候变暖，油位普遍升高，属于正常现象。4、产生互感器二次引线管屏裂的主要环节，应该在设备出厂后，到设备安装到构架上这段时间内。而这段时间只有运输和卸车两个主要环节。电容屏产生裂纹的主要原因（1）由于场站外约700米的道路严重坑洼不平，倒立式互感器由于其重心高的特点，经过这段道路时，发生严重摇摆和颠簸，造成部分互感器二次引线管电容屏在中部发生局部裂纹。（2）互感器进入现场后，施工单位在卸车过程中，由于现场施工地面不平，部分互感器发生了倾倒，造成一定的机械损伤，以致电容屏开裂。其中3台返厂更换了一次导杆，但没有更换内绝缘。经了解并确认，入场前道路有约700米的严重坑洼路段，互感器受到颠簸；在现场卸车时，部分互感器发生了倾倒。因此，最后确定造成这批互感器电容屏产生裂纹的主要原因为以下两方面：技术参数，头部重量约100kg，引线管长1103mm，裂屏均发生在距尾端530～670mm间，而且均在10层以上,电容屏长350mm。互感器倾倒时受力情况模拟图。油二次绕组和铁心一次绕组二次引线管F倾倒时的受力分析电容屏1103（三）220kV倒立式互感器爆炸及异常原因分析1、故障经过变电站运行人员听到户外有爆炸声，检查发现220kV场区一主一次B相电流互感器上部储油柜爆炸开裂并着火。8时03分，消防队到现场将火扑灭(着火时间1小时20分)。2、设备基本情况

该变电站220kV共有3台电流互感器，全部为倒立式结构，型号为LVB－220W2，***互感器有限公司2007年4月出厂，2007年11月29日投运。秋检中发现其中的Ｂ相互感器乙炔达到153ppm（注意值为1ppm），经现场查看，该电流互感器膨胀器已经完全胀开，外壳落在互感器的构架上，膨胀器上盖落在距该互感器10米远处。储油柜沿焊接面完全开裂，上半部倾斜，可见内部二次线包被火大面积烧黑迹象，二次包绝缘纸、电容屏、等电位连线多处烧断。3、故障原因分析通过以上检查，可以断定该互感器为内部故障所引起，初步认定其直接原因为产品质量问题：（1）该互感器故障现象可以看出，二次绕组屏蔽罩外绝缘纸烧损，局部有散花炸开状，可以初步判定为主绝缘击穿故障。（2）解体检查发现一次绕组导电杆对二次屏蔽罩间有明显放电痕迹，说明此处主绝缘存在薄弱点，致使一次电压经薄弱点向二次屏蔽罩放电（接地），放电电弧造成内部绝缘油压力突然升高，致使互感器头部储油柜炸开，变压器油与空气接触，在短路电弧的作用下，起火。4、异常相互感器解体检查情况（1）色谱异常返厂的互感器，解体前试验，结果为：介质损失角:10kV下小于0.3%（出厂值0.19％），但加压到30kV时，数据非常大，无法读数。局部放电：加压到153kV时，放电量达到10000以上。（2）扒开二次引线管绝缘，发现第一个电容屏（由外向内）在距离底部1600mm处铝铂有裂纹，但没有完全断开；（3）继续向下检查，发现第二层，在相同位置电容屏整个圆周完全断裂约10mm，且在电容屏断裂处有放电痕迹。在相同位置，在第三层、第四层第五层均有同样断裂和放电。由于二次引线管外包电容屏及绝缘纸在同一个位置都有10mm宽的裂缝，说明此部位受到作用力方向相反、强大的拉力，经讨论分析，可产生这种现象的原因如下：由于引线管、电容屏和绝缘纸的膨胀系数不同，在加热干燥过程中产生的热应力在为了得到释放，造成此处开裂；在互感器芯柱干燥和安装过程中，由于倒立干燥和吊装，吊车在升高和降落过程中，进行反复的急停和加速，电容屏受到轴向冲击力的作用，导致电容屏和绝缘层被拉开，产生断裂。（4）产生异常的原因

500kV变电站220kV金石乙线A相电流互感器发生爆炸并起火，现场检查发现互感器储油柜炸开并起火，储油柜上半部分连同膨胀器完全脱落，支持磁套中间部位炸碎。16时10分，经消防队员进行了灭火。

1、故障经过（四）220kV倒立式互感器爆炸及异常原因分析

该变电站220kV电流互感器为上海MWB公司生产的充油倒立式产品，为全密封结构，不允许用户自行采油样。该互感器故障原因为内部主绝缘击穿造成的。产生主绝缘击穿的主要原因为该产品在制造过程中，二次线圈屏蔽罩外包绝缘局部没有达到工艺要求，毛刺、杂质等，致使互感器在运行中电场分布不均匀，产生局部放电，最后主绝缘击穿。2、产生故障的原因3、色谱异常原因分析

由于金石乙线互感器出现爆炸起火事故后，安排该站所有220kV倒立式电流互感器取油样化验，发现45台互感器中，17台色谱出现异常或增长较快，而且部分互感器总烃超过150ppm，其中主要成分为H2、甲烷、乙烯，2台有少量乙炔。同时重新对所有互感器的交接试验成绩进行了审查，发现大部分互感器介质损失角交接试验成绩与出厂值对比有较大变化，最大增加77%。根据以上情况，与厂方协商，厂方愿意将全部互感器进行更换和返厂修理。

H2升高的原因

厂家认为由于互感器的金属脱氢工艺没有处理好，致使不锈钢材料与绝缘油发生化学反应，产生H2。所有返厂产品全部更换了金属膨胀器。

介质损失角增大的原因

由于现场试验条件与制造厂试验室条件相差较大，如现场的空气湿度、盐密度、屏蔽及温度等等，对介损值的影响较大。通过互感器返厂后重新试验，验证了这个说法基本正确。四、防止倒立式电流互感器出现问题异常的注意事项1、倒立式互感器由于头重脚轻的特点，按照规定220kV及以上的倒立式互感器必须卧倒运输，并且要求加装冲撞记录仪进行振动监视。部分制造厂在运输过程中，很少有对运输道路提前验道并采取相应措施，而新建变电站场区内外一般路况都不好，极易造成倒立式互感器在这段路面发生损伤，如上述互感器出现的二次引线管电容屏断裂故障等。2、部分制造厂在装配环节上还存在一定的问题，如吊装、浸油后静放时间及出厂试验等。3、认真审核互感器设备的交接试验。由于制