互感器的綜合分析與故障診斷

互感器特性綜合測試儀是一種專(zhuān)門(mén)為測試互感器:伏安特性、變比、極性、誤差曲線(xiàn)、角差比差、計算拐點(diǎn)和二次側回路檢查等設計的多功能現場(chǎng)試驗儀器.互感器伏安特性測試儀 對互感器的狀態(tài)識別依據是使用前幾文章所述的方法對其進(jìn)行試驗所得到的試驗數據.在得到試驗數據后,首先要進(jìn)行試驗結果正確性判斷,排除試驗方法原則上的錯誤和環(huán)境、人為因素等的影響;然后把試驗結果與規程、標準相比較,與歷史資料相比較,與其它同類(lèi)產(chǎn)品相比較,綜合利用多個(gè)試驗方法的試驗數據進(jìn)行聯(lián)合分析;*后根據分析對互感器的狀態(tài)進(jìn)行判斷.
 
    一、互感器故障種類(lèi)及分析
 
    1、絕緣結構
 
    35kV及以上電壓等級互感器一般為油紙絕緣結構.220kV電壓等級互感器的主絕緣結構為電容型結構,也就是由串聯(lián)的電容屏組成的電容芯構成.電容屏由鋁箔或半導體紙制成,電纜紙連續纏繞組成屏間絕緣,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.
 
    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使絕緣溫度升高.如果有缺陷,將出現熱損耗增加,絕緣溫度升高,在超過(guò)絕緣材料的工作溫度下長(cháng)期運行,就會(huì )造成絕緣熱擊穿.
 
    2.2 局部放電損壞
 
    220 kV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、外緊內松、紙有皺格,電容屏錯位、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(méi)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,出現嚴重電暈或較強的局部放電,如果沒(méi)有被發(fā)現或處理不及時(shí),將導致整個(gè)電容芯棒絕緣裂解擊穿事故.
 
    2.3 受潮
 
    由于端部密封不嚴而進(jìn)水受潮,引起互感器內部游離放電加劇,內部沿面放電,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)入互感器內的水沉積于電容芯棒底部,芯棒打彎處絕緣受潮嚴重,是絕緣*薄弱的部位,在工作場(chǎng)強的長(cháng)期作用下,使一對或幾對主電容屏擊穿,甚至導致整個(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
 
    220 kV電流互感器若不進(jìn)行真空注油,致使內部氣體無(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(jiàn)的過(guò)失有一次引線(xiàn)接頭松動(dòng)、注油工藝**、二次繞組開(kāi)路、電容末屏接地**等.由于這些過(guò)失常導致局部過(guò)熱或放電,使油中溶解氣體色譜分析結果異常.
 
    二、互感器故障診斷方法
 
    1、進(jìn)行預防性試驗
 
    DL/T 596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定了電流互感器的預防性試驗項目有:測量繞組及末屏的絕緣電阻、測量介質(zhì)損耗因數tanδ及電容量和油中溶解氣體色譜分析等,通過(guò)對這些項目的測試結果進(jìn)行綜合分析,可以發(fā)現進(jìn)水受潮及制造工藝**等方面的缺陷.
 
    2、局部放電測量
 
    常規絕緣試驗不能檢出電流互感器的局部放電型缺陷,而進(jìn)行局部放電測量能靈敏地檢出該類(lèi)型的缺陷.《規程》規定,電流互感器在大修后進(jìn)行局部放電測量.220 kV油浸式互感器在電壓為1.1Um/√3時(shí),放電量不大于20 pC.
 
    3、在線(xiàn)監測和紅外測溫
 
    高壓電流互感器開(kāi)展的在線(xiàn)監測項目主要有:測量主絕緣的介質(zhì)損耗因數tanδ、電容量和電容電流.現場(chǎng)測試表明,它對檢測出絕緣缺陷是非常有效的.
 
    紅外測溫是根據電流互感器的內部結構和運行狀態(tài),依據傳熱學(xué)理論,分析金屬導電回路、絕緣油和氣體等引起的傳導、對流,從電流互感器外部顯現的溫度分布熱像圖,判斷內部故障.測試結果表明,它對檢測電流互感器內部接頭松動(dòng)是有效的.
 
    4、直觀(guān)檢查方法
 
    4.1 二次回路開(kāi)路引起的異常"嗡嗡"聲
 
    運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.導致這種異?，F象的原因就是二次側開(kāi)路( 因二次回路接線(xiàn)端子接觸**造成的開(kāi)路, 同時(shí)伴有火花放電現象.未開(kāi)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(kāi)路時(shí)在其端口處將產(chǎn)生過(guò)電壓,嚴重時(shí)可引起絕緣擊穿,導致接地或將二次端口燒壞等,過(guò)電壓也會(huì )對人身造成極大危害.因此有關(guān)規程規定,電流互感器二次側嚴禁開(kāi)路,造成以上故障的主要原因有以下三點(diǎn):一是二次側接線(xiàn)螺絲松動(dòng)或壓接不緊; 二是二次回路中有斷線(xiàn);三是檢修人員工作不慎造成的二次回路開(kāi)路等.
 
    處理的方法是,將設備停電后,檢查二次回路接線(xiàn),找出開(kāi)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(zhù)負荷變化而變化,負荷愈大聲音則愈大.在此情況下長(cháng)期運行,電流互感器會(huì )嚴重發(fā)熱,造成絕緣老化、導致接地、絕緣擊穿等后果.
 
    對此,除應加強監視外,同時(shí)應申請停電處理.處理時(shí)應**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. 如果放電嚴重應加強監視并申請停電處理.
 
    當電流互感器內部有嚴重放電聲,其主要原因是內部絕緣降低,造成一次對二次繞組或鐵心放電.發(fā)現這種情況時(shí),應立即停電處理.
 
    三、診斷實(shí)例
 
    1、氫氣、總烴含量超標
 
    某電廠(chǎng)220 kV升壓站某出線(xiàn)U相電流互感器(型號:LB9220W)運行中金屬膨脹器動(dòng)作,經(jīng)油中溶解氣體色譜分析氫氣、總烴含量超標,次日氫氣、總烴含量數據增長(cháng)較快,然后將該設備退出運行.
 
    試驗數據表明:甲烷含量比較高,氫氣、總烴嚴重超標,未出現乙炔,微水量明顯增大,分析原因是互感器內部存在局部放電引起絕緣油裂解所致.
 
    從電氣試驗結果看,試驗電壓由10kV到Um/ 3,介質(zhì)損耗因數tanδ變化量超過(guò)了±0.3%,表明電流互感器內部嚴重受潮.
 
    ?  經(jīng)查,該電流互感器為備品,由于端部密封結構不合理,密封墊老化失去彈性,不僅漏油現象嚴重,還造成密封不嚴,致使潮氣侵入,互感器嚴重受潮.投運前,在對該互感器進(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,在投運后產(chǎn)生局部放電,絕緣仍繼續劣化,*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、紅外測溫異常
 
    某變電站在進(jìn)行1號主變壓器220 kV側電流互感器測溫時(shí),發(fā)現該設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),當連續監測到第6天時(shí),三相溫差已達到2.9℃.
 
    設備停電后,分別對三相設備進(jìn)行了電氣和色譜試驗,從電氣試驗結果看,W相電流互感器內部存在絕緣介質(zhì)劣化或老化現象,介質(zhì)損耗增大;從油中溶解氣體色譜分析結果看,甲烷、乙烯含量比較高,氫氣、總烴嚴重超標,且出現了乙炔,分析是W相電流互感器內部裸金屬過(guò)熱引起絕緣油裂解所致.
 
    在廠(chǎng)家解剖W相電流互感器時(shí),發(fā)現一次繞組引線(xiàn)連接頭處有明顯的電弧灼傷痕跡,分析認為此灼傷痕跡是由于雷擊過(guò)電壓侵入互感器內部所致.
 
    四、互感器故障預防措施
 
    1、一次端子引線(xiàn)接頭要接觸良好
 
    電流互感器的一次端子引線(xiàn)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注意作好等電位連接,防止電位懸浮.另外,對二次線(xiàn)引出端子應有防轉動(dòng)措施,防止外部操作造成內部引線(xiàn)扭斷.
 
    2、測試值異常應查明原因
 
    當投運前和運行中測得的介質(zhì)損耗因數tanδ值異常時(shí),應綜合分析tanδ與溫度、電壓的關(guān)系;當伴隨溫度明顯變化或試驗電壓由10 kV上升到Um/√3,tanδ變化量超過(guò)±0.3%時(shí),應退出運行.油中溶解氣體色譜分析結果異常時(shí),要跟蹤分析,考察其增長(cháng)趨勢,若數據增長(cháng)較快,應引起重視.檢測表明,色譜法對電流互感器的放電等故障是完全可以有效地發(fā)現,并將事故消滅在萌芽狀態(tài).