对倒置式电流互感器运行监测的几点建议新疆昌吉电业局李怡辉翟亮张雷杰[摘要]倒置式电流互感器由于具有独特的优点和显著的经济技术指标，近年来在电力系统中得以广泛采用。
但是由于变电站现场环境的影响、厂家工艺流程的不规范、试验手段的制约以及现场设备的安装和检修工艺等问题，使设备在运行初期仍出现较高的故障率。
本文通过对两例倒置式电流互感器故障的分析，对预防设备事故提出了建议和意见。
[关键词]倒置式电流互感器事故建议前言倒置式电流互感器由于具有独特的优点和显著的经济技术指标，近年来在电力系统中得以广泛采用。
目前110kV及以上油浸倒置式电流互感器在电网建设中数量众多,属于主要一次设备,它的绝缘状况直接关系到电网安全。
截止到2011年7月13日，我局共有220kV电流互感器178台，倒置式电流互感器约占总数的四分之三。
由于倒置式电流互感器油量少，密封好，在运行中基本能防止绝缘油发生老化问题，生产厂家均建议互感器运行10年以后抽取油样进行检查，正常情况下无需对设备进行取油样分析。
甚至有的生产厂家规定不允许取油样，缺少了必要的运行检测手段。
但是在我们实际运行过程中，由于变电站现场环境的影响、厂家工艺流程的不规范、试验手段的制约以及现场设备的安装和检修工艺等问题，使设备在运行初期仍出现较高的故障率，发生喷油、甚至爆炸着火等问题，值得我们关注。
1倒置式电流互感器的优缺点电流互感器从外形上看分正立式和倒置式两种，各有其优缺点，倒置式电流互感器相比正立式优缺点如下：优点：一次导体短，动稳定电流小，动热稳定性好；二次绕组密封于铁芯罩壳内，一次绕组从中穿过，漏抗较小；主绝缘包在二次绕组上，一次绕组通过大电流时，散热好；绝缘油和金属导体用料小，成本较小。
缺点：制造工艺要求高，手工包扎绝缘时，必须缠结牢固，不留放电间隙，绝缘材料的要求也较高；因内充绝缘油少，且主绝缘在电流互感器头部，运行中需对油位密切监控；检修维护繁琐，因其头部重量占总重的60﹪-80﹪，且头大器身小，安装或检查一次接线端子需用高空作业车；对吊装及运输稳定性要求高。
2案例分析2.1实例一2011年7月13日，我局所辖东部主网220kV瑶池变电站220kV康池线B相电流互感器故障，致使220kV母联差动保护动作，220kV瑶池变220kVI段母线失压，220kVI母所带220kV 池彩线失压，220kV 五彩湾变全站失压。
此电流互感器型号为CA-245、生产厂家为阿塔其大一互感器有限公司，故障电流互感器出厂编号为0810522-18，倒置型，投运日期为2008年10月16日，故障前无渗漏。
检修人员现场检查发现，B 相电流互感器金属膨胀器油位观察孔玻璃已坏，器身绝缘油已从连接法兰处外喷，连接法兰接触面多处严重变形，密封垫外漏，金属膨胀器挤压变形，并有大量的绝缘油纸散落，为避免事故的再次发生，检修人员随即对此间隔三只电流互感器都进行了更换，并对三只电流互感器绝缘油进行取样分析。
因B 相油样已严重变质，且有大量黑色浸物，无法进行正常的油色谱化验。
A 、C 相绝缘油色谱试验未见异常。
检修人员、制造厂家配合电科院专家对该B 相电流互感器进行在新疆电力科学研究院进行了解体，以查找内部的故障点。
解开头部储油柜后，发现膨胀器已严重扭曲变形，膨胀器纹路已鼓胀，无法伸缩；绝缘油呈黑色；进一步解开一次导体后，发现一次绕组上有放电烧伤痕迹，包裹在二次绕组上的主绝缘纸靠近P1侧有严重放电现象，多层绝缘纸有大量的X-腊附着，且已严重烧黑；进一步剥除全部主绝缘纸露出全部器身后，发现包裹二次绕组的金属密封壳有裂纹。
如下图：互感器喷油的主要原因为设备内部存在局部放电故障。
故障原因分析如下：（1）工厂制造工艺存在缺陷。
该电流互感器二次绕组密封金属壳在制造时工艺不良，存在裂纹，产生放电间隙，且主绝缘纸缠绕不紧，导致冬季油位稍低时，高压一次导体对二次绕组产生局部放电，日积月累，导致绝缘油成分裂化，产生附着物X-腊，氢气，甲烷等气体，且烧坏主绝缘纸，进而导致事故的扩大。
但是事故后对该制造厂同批次同型号的在运设备共计20台进行了色谱取样分析，试验结果均未发现异常，因此制造工艺不良引起局部放电的几率也较小。
（2）构造设计存在缺陷。
该电流互感器膨胀器为上下两层，在器身油位变化时，不能准确反应内部油位高低，在器身油位降低时，储油柜反应油位仍在可运行范围，导致运行人员无法尽早发现并切除故障，导致事故的扩大。
（3）由于冬季油位偏低或缺油引起。
但是该电流互感器2008年10月投运，投运后按照厂家要求，不允许对设备进行取油样分析，因此从未对该设备进行过取油样分析，设备内部均为出厂时添加的绝缘油，设备密封良好，未出现渗漏现象，冬季设备油位均在允许范围内，因此可以排除缺油引起的局部放电问题。
（4）运输问题：倒置式电流互感器由于一次线圈是非传统的U形结构，即为贯穿式，整个器芯位于头部。
这样，简化了结构，但头部较重，机械结构较薄弱。
在运输过程中，若受冲力超过其允许范围，支撑铁芯的绝缘支架易出现问题，使一、二次线圈间的绝缘变差。
该电流互感器的绝缘击穿点在一次导电管对二次线圈屏蔽罩击穿孔处，不排除因在运输过程中颠簸导致设备内部绝缘受损，在运行中逐渐发展为绝缘击穿事故。
2.2实例二2010年3月，新疆电力系统内奎屯电业局变电站型号为LVB-126GYW3，江苏精科互感器股份有限公司生产的2台倒置式电流互感器出现异常，在对我局设备进行普查统计及试验中，该厂家同型号电流互感器只有园仓变电站有，共计四组12只，2010年1月投入运行。
2010年3月4日，对园仓变电站四组电流互感器进行取样试验，发现110kV奇园线C相电流互感器试验数据氢气、乙炔、总烃含量超标，2010年3月10日，对该设备又进行了异常跟踪取样分析，发现乙炔含量增长较快，产气速率为48%，大于相对产气速率注意值，试验数据见表1。
表1 ：园仓变110kV奇园线C相电流互感器色谱数据单位µL/L鉴于设备气体含量中乙炔占到总烃含量的67%，并且在跟踪分析中乙炔含量比例呈上升趋势，所占总烃含量69.8%，明确设备内部存在放电故障，不应再继续运行。
我局于2010年3月15日对园仓变电站110千伏奇园线C 相电流互感器进行了更换处理。
2011年3月14日，园仓变电站110千伏2#主变A 相电流互感器金属膨胀器异常鼓起，顶盖脱落，如下图：对110kV 园仓变异常的电流互感器进行取样和色谱试验，发现A 相电流互感器氢气、总烃严重超标。
试验数据见表2：表2 ：园仓变2#主变110kV 侧A 相电流互感器色谱数据 单位µL /L三比值编码100，故障性质为电弧放电，根据同类设备故障状况，建议该设备立即停运更换，退出运行。
按照倒置式电流互感器的试验要求，色谱试验的分析周期为十年进行取样分析一次。
但是该设备投运后运行不到三个月的时间，我们就发现了一起异常，在设备投运后一年又发生一起异常，结合其他单位设备运行情况，分析认为设备内部制造工艺不良是造成设备异常的主要原因。
3、对倒置式电流互感器的运行检修及监测建议（1）制造工艺。
提高工艺要求，改进工艺材料。
有些公司采用半导体纸作电极，不仅均压性能好，而且工艺性也好，例如在干燥过程中和绝缘纸有相接近的收缩率，而不至于象铝箔电极那样有断裂的可能，对抽真空和浸油也有利。
应合理提高设计裕度，留足工艺误差，改进结构，提高产品制造质量。
建议厂家设计采用“手风琴”式膨胀器，该类型膨胀器对器身的油位变化较敏感，能比较精确的反应实际油位的高低。
（2）运输。
倒置式电流互感器的缺点就是铁心在头部，重心高。
因此存在运输不便的问题。
倒置式电流互感器对运输冲击要求很高。
在欧洲是用气垫车来运输的，对道路也有较高的要求。
为防止互感器运输过程中过大的冲击力，在运输中应尽量选择防振性能好的主变运输专用拖车，并在设备底板下加垫汽车轮胎。
道路选择平稳路线，放慢车速。
使电流互感器安全运到目的地。
另外为了减轻头部重量,在制造中最好采用高强度铝合金外壳。
（3）油色谱分析。
加强对充油设备的绝缘油色谱分析监督，充分利用油色谱分析等有效监督手段，及早发现设备内部潜伏性故障。
应统一规范倒置式电流互感器的取样周期。
而不能在还不成熟的情况下，按照厂家的说明书十年取样，错过了及早发现设备内部故障的检测手段。
对倒置式电流互感器在投运后一年内应进行一次油色谱取样分析，要规范取油样行为，实行密封针头取油样，每次取油样量应略多于40mL，在现场排除气泡后应将油量准确控制在40ml，保证注射器芯润滑，在运输过程中不要颠簸，运输到试验室后即可进行振荡脱气试验。
（4）真空密封补充油。
取油样后一定要及时补充同型号、同品质的绝缘油。
因倒置式电流互感器油量少，而绝缘油的热胀冷缩系数较大，新疆冬季气温低，对油位较低的少油设备在冬季到来前应适量补油，防止因油位降低影响设备安全运行。
建议技术协议中标明厂家在供货时，应随设备一同供应一定量的同型号绝缘油备用。
（5）运行巡视。
认真做好倒置式电流互感器的巡视工作，根据气温变化适当增加巡视次数，防止设备发热引起故障，加强电压监视，确保母线电压在合格范围之内，保证电网安全稳定运行。
为了便于发现早期设备内部故障引起的发热，预防更大事故的发生，配备一台热成像仪，运行人员根据负荷、天气情况及时对设备进行测温（6）介损测定。
发挥在线监测设备的作用，可安装带电巡检互感器介质损失的设备，设备局部放电故障中会产生X蜡，导致设备的绝缘介质损耗升高，因此，结合进行绝缘介质损耗的测定，也可以提前发现设备故障，预防事故发生。
（7）局放试验。
根据实践经验，电流互感器故障中过热故障所占比例极少，大多都是因放电故障导致喷油甚至爆炸起火等事故。
局放试验可以有效的发现早期的局部放电现象，因此有条件时，可在现场开展电流互感器局放试验。
（8）验收比对。
验收时应对设备试验数据与出厂试验数据进行交接对比试验，发现与出厂试验数据有较大差异时，严格按标准进行分析判断，要特别注意电容量的变化，没有规定的，可按超差不大于30%提起注意。
（9）检修工艺。
提高安装检修工艺水平，认真遵循制造厂或有关规定的工艺要求，确保工艺质量。
