110 kV油浸式电流互感器内部放电原因分析

费宇　杨波　刘冻　沈伟强　胡鹏飞

摘要：分析了一起110 kV油浸正立式电流互感器的电容端屏装配错误导致的内部放电故障，介绍了该电流互感器的结构特性，推断了内部放电故障发展过程，并从设备制造、试验维护、在线监测等方面提出了防范此类事故的措施。

关键词：电流互感器;绝缘特性;油色谱

0 引言

电流互感器是联络电力一次系统与二次系统的重要设备。在变電站中，电流互感器串联在母线与线路设备之间，实现电力系统的继电保护、测量以及计量等功能。电流互感器一旦发生问题，轻则造成设备损坏，重则导致变电站内保护失效，扩大故障范围，甚至发生爆炸、火灾等，酿成电力系统事故。油浸正立式电流互感器由于其结构简单、造价便宜、运行可靠性高等优点，广泛应用于220 kV及以下敞开式变电站中。国网嘉兴供电公司所辖变电站中，油浸式电流互感器的使用占电流互感器总数比达到80%以上，其中75%的油浸式电流互感器采用正立式结构[1]。

本文在对油浸正立式电流互感器的结构特点进行分析的基础上，结合一起电容端屏装配错误导致的内部放电故障，对电流互感器生产设计及运检方面提出相应的管理措施，以提高油浸正立式电流互感器的安全运行水平，减少设备事故的发生[2]。

1 情况简介

2021年7月8日，秀西变电运检中心电气试验班成员对某110 kV变电站1601线正立式电流互感器、电压互感器展开色谱周期试验，检测结果如表1所示。

检测结果显示，该电流互感器B相油样检出C2H2，含量为119.47 μL/L（标准≤2 μL/L），H2含量为477.04 μL/L（标准≤150 μL/L），同时C1+C2含量为275.23 μL/L（标准≤100 μL/L），怀疑该电流互感器存在内部缺陷。

该110 kV变电站为单母分段接线方式，正常运行方式下110 kV Ⅰ、Ⅱ段母线采用分列方式运行，各台主变分供各段母线。1601线运行，110 kV分段开关热备用，1602线运行，110 kV Ⅰ、Ⅱ段母线运行，#1主变110 kV开关运行，#2主变110 kV开关运行。对1601线电流互感器进行更换处理，更换后该线恢复运行。

2 问题分析

该油浸正立式电流互感器主要由油箱、器身、瓷套、金属膨胀器等组成，其结构如图1所示。主绝缘为电容式结构，绝缘材料是油浸纸，主绝缘直接绕制在一次绕组上，二次绕组浸在油中，套装位于电容式绝缘的底部，固定在托架上组成器身。外绝缘大多采用瓷套管，也有采用环氧管加硅橡胶的[3]。

拆解该电流互感器检查其整体形态良好，器身表面发现P2侧一次导线根部斜纹布带表面存在炭化痕迹（图2）。逐层拆除产品主绝缘，拆解过程中发现P2侧主绝缘存在明显爬电痕迹，起始点为P2侧导线根部，器身表面的爬电炭化痕迹延伸至第五张主屏倒数第二张端屏处。

经测量，发现该电容屏轴向高度偏移超出设计值100 mm，导致其与一次电位直线绝缘距离减小100 mm（图3），器身表面的放电痕迹对应该屏的尾部（图4）。

继续拆除产品，检查其余电容屏表面未见明显异常。拆除产品主绝缘，一次导电P2侧主绝缘起始爬电位置存在明显的炭化痕迹，拆除绝缘层后发现导电管表面存在游离态的炭化物，表明该出处为发生爬电现象的起始位置（图5）。

3 原因分析

根据拆解结果，此电流互感器第五张主屏倒数第二张端屏位置包绕错误，导致该端屏距高压屏（零屏）爬电距离减短100 mm，同时该油浸正立式电流互感器器身采用窄带电缆纸包绕而成，当产品带电运行或进行高压试验时较短的爬电距离易导致高压屏沿纸带间隙及电缆纸表面放电，最终在器身主绝缘侧发展为高压屏对异常端屏的放电通路，导致异常端屏电位大幅升高并最终在端屏末端击穿主绝缘，形成贯穿式的放电点[4]（图6）。

4 后续措施

为防范此类互感器事故再次发生，公司有针对性地采取了以下措施：

（1）对2018年该厂家生产的同型号油浸正立式电流互感器的运行情况进行排查，对已投运的电流互感器缩短油色谱周期，安排取油试验，根据油色谱分析结果确定是否存在类似问题，后续根据排查结果制订处置方案。

（2）对公司采购涉及同型号批次且未投运的电流互感器，与生产厂家进行沟通后编制计划返厂抽选产品进行拆解检查并试验，确定设备合格后再投入使用。

（3）加强电流互感器的带电检测工作，对发现运行异常的电流互感器（温升、异常、渗油）汇报相关部门，及时妥善处理。

[参考文献]

[1] 陆地.一起电容型电流互感器故障的分析[J].大众用电，2017，32（8）：37-38.

[2] 蔡同甫.高压油浸正立式电流互感器的绝缘结构技术研究与制作[J].中国新技术新产品，2013（21）：114.

[3] 熊亮.高压电容器内部放电电阻的测量方法探讨[J].广西电力，2016，39（4）：29-30.

[4] 李博，卢路，姜自国，等.500 kV SF6电流互感器内部放电原因分析[J].山东电力技术，2016，43（7）：51-52.

收稿日期：2021-08-03

作者简介：费宇（1979—），男，浙江嘉兴人，工程师，研究方向：变电设备检修技术。