對(duì)互感器的狀態(tài)識(shí)別依據(jù)是試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，首先要進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果正確性判斷，排除試驗(yàn)方法原則上的錯(cuò)誤和環(huán)境、人為因素等的影響；然后把試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)相比較，與歷史資料相比較，與其它同類產(chǎn)品相比較，綜合利用多個(gè)試驗(yàn)方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析；最后根據(jù)分析對(duì)互感器的狀態(tài)進(jìn)行判斷。
一、互感器故障種類及分析
1.絕緣結(jié)構(gòu)
35kV及以上電壓等級(jí)互感器一般為油紙絕緣結(jié)構(gòu)。220kV電壓等級(jí)互感器的主絕緣結(jié)構(gòu)為電容型結(jié)構(gòu),也就是由串聯(lián)的電容屏組成的電容芯構(gòu)成。電容屏由鋁箔或半導(dǎo)體紙制成,電纜紙連續(xù)纏繞組成屏間絕緣,電容屏主屏端部附有副屏以改善端部電場(chǎng),電容芯經(jīng)真空干燥處理后組裝在瓷套內(nèi)。
2.故障形成原因
2.1絕緣熱擊穿
高壓電流互感器既承受高電壓,又通過(guò)大電流,絕緣介質(zhì)在高電壓作用下的介質(zhì)損耗以及電流熱效應(yīng)使絕緣溫度升高。如果有缺陷,將出現(xiàn)熱損耗增加,絕緣溫度升高,在超過(guò)絕緣材料的工作溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行,就會(huì)造成絕緣熱擊穿。
2.2局部放電損壞
220kV電流互感器主電容在正常狀態(tài)下電壓均勻分布,如果生產(chǎn)制造過(guò)程中工藝不合格,就會(huì)造成電容極板不光滑,絕緣包繞松緊不均、外緊內(nèi)松、紙有皺格,電容屏錯(cuò)位、斷裂,“并腿”時(shí)損傷絕緣等缺陷；因下部U型卡子卡得過(guò)緊使絕緣變形,還會(huì)因端屏鋁箔沒有孔眼而在非真空注油時(shí),電容屏間存積氣泡,從而改變電容屏間的電壓分布,使個(gè)別電容屏承受較高的場(chǎng)強(qiáng),出現(xiàn)嚴(yán)重電暈或較強(qiáng)的局部放電,如果沒有被發(fā)現(xiàn)或處理不及時(shí),將導(dǎo)致整個(gè)電容芯棒絕緣裂解擊穿事故。
2.3受潮
由于端部密封不嚴(yán)而進(jìn)水受潮,引起互感器內(nèi)部游離放電加劇,內(nèi)部沿面放電,是電流互感器絕緣劣化的主要原因之一。電流互感器的U型電容芯棒的底部離油箱底部很近,進(jìn)入互感器內(nèi)的水沉積于電容芯棒底部,芯棒打彎處絕緣受潮嚴(yán)重,是絕緣最薄弱的部位,在工作場(chǎng)強(qiáng)的長(zhǎng)期作用下,使一對(duì)或幾對(duì)主電容屏擊穿,甚至導(dǎo)致整個(gè)電容芯棒的擊穿,從而造成爆炸事故。
2.4絕緣干燥和脫氣處理不徹底
220kV電流互感器若不進(jìn)行真空注油,致使內(nèi)部氣體無(wú)法排出,或雖然進(jìn)行了真空注油,但不能保持高真空度,或脫氣處理時(shí)間不夠,干燥不徹底,在運(yùn)行電壓和溫度的作用下,就會(huì)發(fā)生熱和(或)電老化擊穿。
2.5人員過(guò)失
常見的過(guò)失有一次引線接頭松動(dòng)、注油工藝不良、二次繞組開路、電容末屏接地不良等。由于這些過(guò)失常導(dǎo)致局部過(guò)熱或放電,使油中溶解氣體色譜分析結(jié)果異常。
二、互感器故障診斷方法
1.進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)
DL/T 596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定了電流互感器的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目有：測(cè)量繞組及末屏的絕緣電阻、測(cè)量介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ及電容量和油中溶解氣體色譜分析等，通過(guò)對(duì)這些項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)水受潮及制造工藝不良等方面的缺陷。
2.局部放電測(cè)量
常規(guī)絕緣試驗(yàn)不能檢出電流互感器的局部放電型缺陷，而進(jìn)行局部放電測(cè)量能靈敏地檢出該類型的缺陷。《規(guī)程》規(guī)定，電流互感器在大修后進(jìn)行局部放電測(cè)量。220kV油浸式互感器在電壓為1.1Um/√3時(shí)，放電量不大于20pC。
3.在線監(jiān)測(cè)和紅外測(cè)溫
高壓電流互感器開展的在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有：測(cè)量主絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ、電容量和電容電流。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，它對(duì)檢測(cè)出絕緣缺陷是非常有效的。
紅外測(cè)溫是根據(jù)電流互感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)，依據(jù)傳熱學(xué)理論，分析金屬導(dǎo)電回路、絕緣油和氣體等引起的傳導(dǎo)、對(duì)流，從電流互感器外部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖，判斷內(nèi)部故障。測(cè)試結(jié)果表明，它對(duì)檢測(cè)電流互感器內(nèi)部接頭松動(dòng)是有效的。
4.直觀檢查方法
4.1二次回路開路引起的異常“嗡嗡”聲
運(yùn)行中的某相電流互感器發(fā)出較大的“嗡嗡”聲，該回路中電流表無(wú)指示，功率表、電能表等無(wú)指示或指示偏小。導(dǎo)致這種異常現(xiàn)象的原因就是二次側(cè)開路( 因二次回路接線端子接觸不良造成的開路， 同時(shí)伴有火花放電現(xiàn)象。未開路相的電流互感器聲音正常， 相關(guān)儀表指示正確 )。
二次回路開路時(shí)在其端口處將產(chǎn)生過(guò)電壓，嚴(yán)重時(shí)可引起絕緣擊穿，導(dǎo)致接地或?qū)⒍味丝跓龎牡龋^(guò)電壓也會(huì)對(duì)人身造成極大危害。因此有關(guān)規(guī)程規(guī)定，電流互感器二次側(cè)嚴(yán)禁開路，造成以上故障的主要原因有以下三點(diǎn)：一是二次側(cè)接線螺絲松動(dòng)或壓接不緊； 二是二次回路中有斷線；三是檢修人員工作不慎造成的二次回路開路等。
處理的方法是，將設(shè)備停電后，檢查二次回路接線，找出開路點(diǎn)并處理。
4.2鐵心緊固螺絲松動(dòng)引起的異常“嗡嗡”聲
電流互感器發(fā)出較大均勻的“嗡嗡”聲，但所接儀表指示正常，這是由于鐵心螺絲松動(dòng)， 鐵心振動(dòng)幅度增大所引起的，而且聲音的大小隨著負(fù)荷變化而變化，負(fù)荷愈大聲音則愈大。在此情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，電流互感器會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，造成絕緣老化、導(dǎo)致接地、絕緣擊穿等后果。
對(duì)此，除應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視外，同時(shí)應(yīng)申請(qǐng)停電處理。處理時(shí)應(yīng)全面檢查，找到松動(dòng)螺絲并將其緊固。
4.3表面污物或灰塵引起的異常聲音
電流互感器表面有污物或灰塵，在陰雨霧天時(shí)會(huì)引起“噼啪”放電聲，同時(shí)可能有電暈出現(xiàn)。 如果放電嚴(yán)重應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視并申請(qǐng)停電處理。
當(dāng)電流互感器內(nèi)部有嚴(yán)重放電聲，其主要原因是內(nèi)部絕緣降低，造成一次對(duì)二次繞組或鐵心放電。發(fā)現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)立即停電處理。
三、診斷實(shí)例
1.氫氣、總烴含量超標(biāo)
某電廠220kV升壓站某出線U相電流互感器(型號(hào):LB9220W)運(yùn)行中金屬膨脹器動(dòng)作,經(jīng)油中溶解氣體色譜分析氫氣、總烴含量超標(biāo),次日氫氣、總烴含量數(shù)據(jù)增長(zhǎng)較快,然后將該設(shè)備退出運(yùn)行。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：甲烷含量比較高,氫氣、總烴嚴(yán)重超標(biāo),未出現(xiàn)乙炔,微水量明顯增大,分析原因是互感器內(nèi)部存在局部放電引起絕緣油裂解所致。
從電氣試驗(yàn)結(jié)果看,試驗(yàn)電壓由10kV到Um/ 3,介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ變化量超過(guò)了±0.3%,表明電流互感器內(nèi)部嚴(yán)重受潮。
經(jīng)查,該電流互感器為備品,由于端部密封結(jié)構(gòu)不合理,密封墊老化失去彈性,不僅漏油現(xiàn)象嚴(yán)重,還造成密封不嚴(yán),致使潮氣侵入,互感器嚴(yán)重受潮。投運(yùn)前,在對(duì)該互感器進(jìn)行干燥和充油過(guò)程中,又未做真空處理,這樣不僅干燥效果不好,而且在紙層間、油中都積存有大量氣體,檢修后絕緣得不到根本改變,在投運(yùn)后產(chǎn)生局部放電,絕緣仍繼續(xù)劣化,最終發(fā)展成放電故障,由于進(jìn)行了油中溶解氣體色譜的跟蹤分析及處理及時(shí)才避免了一次事故的發(fā)生。
2.紅外測(cè)溫異常
某變電站在進(jìn)行1號(hào)主變壓器220kV側(cè)電流互感器測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備三相整體溫度有差異，其三相溫度分別為U相27.4℃、V相27.4℃、W相29.2℃(瓷外表面同一位置處),當(dāng)連續(xù)監(jiān)測(cè)到第6天時(shí)，三相溫差已達(dá)到2.9℃。
設(shè)備停電后，分別對(duì)三相設(shè)備進(jìn)行了電氣和色譜試驗(yàn)，從電氣試驗(yàn)結(jié)果看，W相電流互感器內(nèi)部存在絕緣介質(zhì)劣化或老化現(xiàn)象，介質(zhì)損耗增大；從油中溶解氣體色譜分析結(jié)果看，甲烷、乙烯含量比較高，氫氣、總烴嚴(yán)重超標(biāo),且出現(xiàn)了乙炔，分析是W相電流互感器內(nèi)部裸金屬過(guò)熱引起絕緣油裂解所致。
在廠家解剖W相電流互感器時(shí)，發(fā)現(xiàn)一次繞組引線連接頭處有明顯的電弧灼傷痕跡，分析認(rèn)為此灼傷痕跡是由于雷擊過(guò)電壓侵入互感器內(nèi)部所致。
四、互感器故障預(yù)防措施
1.一次端子引線接頭要接觸良好
電流互感器的一次端子引線接頭部位要保證接觸良好，并有足夠的接觸面積，以防止產(chǎn)生過(guò)熱性故障。L2端子與膨脹器外罩應(yīng)注意作好等電位連接，防止電位懸浮。另外，對(duì)二次線引出端子應(yīng)有防轉(zhuǎn)動(dòng)措施，防止外部操作造成內(nèi)部引線扭斷。
2.測(cè)試值異常應(yīng)查明原因
當(dāng)投運(yùn)前和運(yùn)行中測(cè)得的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ值異常時(shí)，應(yīng)綜合分析tanδ與溫度、電壓的關(guān)系；當(dāng)伴隨溫度明顯變化或試驗(yàn)電壓由10kV上升到Um/√3，tanδ變化量超過(guò)±0.3%時(shí)，應(yīng)退出運(yùn)行。油中溶解氣體色譜分析結(jié)果異常時(shí)，要跟蹤分析，考察其增長(zhǎng)趨勢(shì)，若數(shù)據(jù)增長(zhǎng)較快，應(yīng)引起重視。檢測(cè)表明，色譜法對(duì)電流互感器的放電等故障是完全可以有效地發(fā)現(xiàn)，并將事故消滅在萌芽狀態(tài)。
