500 kV SF6电流互感器内部放电原因分析

李　博，卢　路，姜自国，纪代智，刘　畅

（华能巢湖发电有限责任公司，安徽　巢湖　238015）

500 kV SF6电流互感器内部放电原因分析

李博，卢路，姜自国，纪代智，刘畅

（华能巢湖发电有限责任公司，安徽巢湖238015）

分析一起500 kV SF6气体绝缘电流互感器由于盆式绝缘子质量缺陷导致的内部放电故障，介绍该电流互感器的结构特性，推断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防范此类事故的措施。

SF6电流互感器；盆式绝缘子；结构特征；防范措施

0　引言

SF6电流互感器以其结构简单、维护工作量小、耐绝缘老化等优点在电力系统中得到广泛应用，但是由于制作工艺、试验维护等方面的原因，500 kV SF6电流互感器事故频发［1-2］，严重威胁着电力系统的安全可靠运行。

某电厂2号机组额定容量660MW，采用发电机—变压器单元接线，主变高压测电流互感器为500kV SF6LVQBT-500W3型，2009-11-18投运。2015-02-01，2号机组突然跳闸，厂内两套发变组差动保护、两套线路差动保护动作，故障测距显示为0 km。检查升压站就地设备，主变高压侧电流互感器C相本体与升高座接地铜排有放电灼伤痕迹，二次接线盒内二次绕组屏蔽筒接地线熔断，电流互感器本体外壳完好，防爆片未爆破，SF6压力表显示为0.5 MPa（为正常运行时显示值），事故前系统无操作，也未遭受雷击。

1　故障原因及措施

1.1LVQBT-500W3型电流互感器结构特征

故障电流互感器内部结构如图1所示。整体采用倒立式结构，顶部外壳为圆筒型，一次绕组从二次绕组的几何中心穿过，二次绕组置于屏蔽筒（运行引至接线盒内接地）内，二次引线经过低电位的二次引线管（运行中接地）引至下部的接线盒。屏蔽筒与外壳之间是SF6气体绝缘，电流互感器主绝缘呈现两个同轴圆柱体电场，屏蔽筒连同其内部的二次绕组由盆式绝缘子固定在底座上，盆式绝缘子采用环氧树脂浇注，为进一步改善套管与躯壳内电场，套管内部加装了电容屏蔽筒。

SF6电流互感器顶部外壳、二次绕组屏蔽筒、一次导电杆之间呈现高压—低压—高压的电场分布，盆式绝缘子也长期耐受高电压。

1.2现场检查

经现场检查，电流互感器本体与升高座之间有放电灼伤痕迹，二次接线盒内二次绕组屏蔽筒接地线熔断，如图2所示，其他外观未见异常。电流互感器返厂进行解体检查，内部部件之间未发现有相对位移，盆式绝缘子外壁纵向有较长裂纹并且端面把合螺栓处有裂纹，如图3、图4所示，但裂纹处只有轻微沿面放电痕迹，未见明显放电沟槽；二次绕组屏蔽筒与电流互感器内壳体对应部位有放电痕迹，并见大量黑色碳化物，如图5、图6所示，二次绕组屏蔽筒对二次绕组放电点如图7所示。

图1　电流互感器内部结构

图2　二次绕组屏蔽筒接线已烧断

图3　盆式绝缘子外壁裂纹

图4　端面把合螺栓处裂纹

图5　二次绕组屏蔽筒放电点

图6　电流互感器壳内放电点

图7　二次绕组屏蔽筒对二次绕组放电点

1.3放电原因分析

综合解体前及解体后的盆式绝缘子表面裂纹和损伤程度、二次绕组屏蔽筒表面及壳内放电情况、本体与升高座之间放电灼伤痕迹等情况分析，推断电流互感器内部放电发展过程如下：电流互感器盆式绝缘子内部出现纵向裂纹，裂纹处受到更高电场的作用，出现爬电现象，但盆式绝缘子周围绝缘未被击穿，而爬电产生的电子使SF6气体变质，绝缘性能下降，随着时间推移，电流互感器壳内位置较近的外壳与二次绕组屏蔽筒相对位置处主绝缘被击穿，击穿后形成的短路电流瞬间使二次绕组屏蔽罩接地线烧断，导致二次绕组屏蔽筒呈现高电压，进而对接地的二次绕组放电，形成二次击穿，短路电流经过电流互感器本体与升高座之间的接地线流入地网，也导致本体与升压座之间铜排有放电灼伤痕迹。

由电流互感器解体检查情况可以判断，电流互感器内部放电的直接原因是盆式绝缘子质量缺陷，即盆式绝缘子表面存在裂纹，但裂纹不是放电形成的通道，而是产生沿面放电的原因，裂纹是由于盆式绝缘子在组装过程，端面把合螺栓受力可能不均匀，运输或者安装过程中受到的剪应力过大而形成的。裂纹处的相对介电常数小于盆式绝缘子的相对介电常数，裂纹处的电场将会明显增大，场强可达到41.156 kV/cm［3］，远大于正常运行时的电场强度，因此产生轻微爬电，促使SF6气体绝缘性能下降，导致壳体与二次绕组绝缘筒处击穿，最终导致故障发生，机组停运。

1.4防范措施

电流互感器制造厂应改进以环氧树脂浇注的盆式绝缘子等关键部件的制作工艺，使电压盆式绝缘子应能满足在全电压下20 h零局放的要求；制造厂二次绕组屏蔽筒接地线由1根改为

［1］钮永华，丁俊峰，张仁强.T2T双平臂在特高压钢管塔组立中的应用［J］.企业技术开发，2014，33（4）：38-40.

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［4］郑晓广，李君章.特高压线路铁塔几种组立施工方法［J］.电力建设，2009，30（4）：39-43.

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该电流互感器于2009年11月投运，至故障发生已运行5年多，盆式绝缘子等绝缘支撑件在放电故障起始阶段，应表现为微弱的爬电，放电的能量较低，发展的周期较长；2013年大修时，该电流互感器检修时通过了耐压试验，说明耐压试验对检查足够严重的缺陷时有效，但不是对所有的缺陷有效；局部放电试验能在发现缺陷方面灵敏、有效，应克服现场条件制约进行该项试验。

2　结语

分析说明SF6电流互感器内部放电原因，推断放电过程，进而提出防范措施。SF6设备在电力系统应用广泛，采用红外传感技术和电化学原理实现SF6气体纯度以及故障分解物含量的在线检测系统目前已经在研究阶段［4-6］，尽快付诸实践将提前发现SF6气体绝缘隐患，避免类似故障发生。

参考文献

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［6］程林，彭飞，唐炬，等.SF6局部过热分解特征组分的量O2作用机制［J］.高电压技术，2015，41（12）：4 105-4 112.

收稿日期：2016-02-10

作者简介：

李博（1984），男，工程师，从事继电保护等工作；

卢路（1991），女，从事继电保护工作；

姜自国（1978），男，工程师，从事电厂集控运行工作；

纪代智（1984），男，工程师，从事电厂集控运行工作；

刘畅（1988），女，工程师，从事电厂继电保护工作。

Cause Analysis of Internal Discharge for the 500 kV SF6Current Transformer

LI Bo，LU Lu，JIANG Ziguo，JI Daizhi，LIU Chang
（Huanengchaohu Power Plant Co.，Ltd.，Chaohu 238015，China）

An internal discharge breakdown of 500 kV SF6gas-insulated current transformer was analyzed caused by quality defects of bisc insulator.Structural characteristics of this type of current transformer and the developing process of internal discharge breakdown were introduced.Finally preventive measures were proposed from aspects of equipment manufacturing，test maintenance and on-line monitoring.

SF6current transformer；bisc insulator；structure characteristics；preventive measures

TM452

B

1007－9904（2016）07－0051－02

2016-04-252根引至二次绕组接线盒内接地（已被制造厂采纳应用）；产品在运输中应有缓冲防震措施，并安装检测产品受震情况振动子。

王福海（1974），男，工程师，从事输电线路施工方面工作。