倒置式电流互感器氢气及总烃超标分析

高自伟，朱学成，瞿舜克，张 健

（1.黑龙江省电力科学研究院，哈尔滨 150036；2.黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150090）

为切实保证黑龙江省电网倒置式电流互感器运行情况良好，开展了66kV 及以上电压等级的倒置式电流互感器普查工作。截至2012年12月，黑龙江省电力有限公司在运66kV 至500kV 倒置式电流互感器1 108台，其中500kV 0台，220kV 292台，110kV 546台，66kV 270台；共发现37台倒置式电流互感器异常，其中500kV 电流互感器0台，220kV 电 流 互 感 器2 台，110kV 电 流 互 感 器29台，66kV 电流互感器6台。由于这些异常倒置式电流互感器油中溶解气体色谱数据规律相似，都是氢气及总烃超标，所以在此仅列出一台异常倒置式电流互感器进行试验分析。

1 试验情况

该倒置式电流互感器型号为LVB－110W3，2010年1月出厂，2010年10月投运。对该倒置式电流互感器做了油中溶解气体色谱试验，数据见表1。

Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》（国家电网公司企业标准）中规定，氢气和总烃的体积比不超过150μL/L 和100μL/L，由表1可知，该台倒置式电流互感器油中溶解气体相关体积比（氢气、总烃）远远超过这个值。

该台倒置式电流互感器绝缘试验数据见表2。

Q/GDW 1168—2013 规定，电流互感器tanδ不超过0.8%，从表2可知，该台互感器试验结果均符合规定，且与历次试验数据相比基本无变化。

表1 油中溶解气体色谱数据 μL/L

表2 电流互感器绝缘试验数据

Q/GDW 1168—2013规定，绝缘油微水质量浓度不超过35mg/L，tanδ不超过4%，击穿电压高于35kV，而该台倒置式电流互感器绝缘油试验中，在环境温度为21 ℃，湿度30%时，微水质量浓度为11.0 mg/L，tanδ为0.029%，击穿电压为56.4 kV，各项指标符合相关规定。

2 故障特点及分析

倒置式电流互感器故障主要有3个特点：油中溶解气体色谱分析数据异常的一般是氢气和总烃含量超标；通过普查，部分生产倒置式电流互感器的厂家故障率较高；绝缘电阻、tanδ及绝缘油微水等试验数据符合Q/GDW 168—2008中的相关规定，但局部放电测量数据高于Q/GDW 168—2008中的相关规定。根据实际情况，结合部分异常电流互感器试验情况，氢气及乙炔含量超标分析如下。

a.环己烷脱氢反应［1－2］。环己烷是变压器油的成分之一。在设备投运初期，油中有较多的环己烷，没有或只有少量的氢，在电场和镍的催化作用下，这时的脱氢反应速度大于加氢反应速度，氢浓度增高。经较长时间的运行后，正逆反应的速度逐渐接近，最后达到了平衡，此时油中氢气浓度升至最大值。

b.制造工艺。倒置式电流互感器为金属膨胀器密封，新的不锈钢材料和金属膨胀器可能在加工过程和焊接过程中吸附氢气，如在设备组装时清除氢气不彻底，就会将其带入互感器油中。投入运行后，在油浸泡和电场作用下氢气就会慢慢释放出来。此外，电流互感器底箱及储油框内壁涂刷的绝缘漆干燥程度影响油中氢气含量。

c.材质原因。倒置式电流互感器二次线圈绝缘、铝屏蔽罩壳材质、铝杆及其绝缘材料等对产气有重要影响，生产厂家应加强材质管控。

d.组装环境。倒立式电流互感器二次线圈绕制、铝杆绝缘绕制等工艺对环境要求高，需要保证恒温，湿度不宜过高，组装环境直接影响电流互感器指标控制。

e.气泡放电。油中气泡在强电场的作用下会产生局部放电，其特征气体氢气成分最多，其次是甲烷，伴随产生乙炔。

对于氢气含量超标情况的这种家族性缺陷，故障类型大多属于非电气故障产氢。由于油纸绝缘之间氢气增加，致使绝缘强度下降，局部放电强度增加；局部放电将加速绝缘纸之间产氢速率，形成恶性循环，最后导致设备烧损。

3 处理措施及建议

对油中出现的单纯氢气超标而水分含量又在合格范围内的异常倒置式电流互感器，可进行一段时间的跟踪试验。跟踪试验项目应为色谱分析和微水分析；换油处理方法简单，但费用较高，而且换油仍不能预计氢浓度升高的期限；利用设备停电检修期间，从电流互感器上部装上专用脱气放油阀，接真空加油脱气机，用真空泵抽真空，真空脱气后需要保证倒置式电流互感器微正压；异常电流互感器现场不能处理时，需要返厂维修。综合以上情况，提出建议如下。

a.加强生产工艺流程控制。由于倒置式电流互感器生产工艺流程复杂，材质选择不当都将导致互感器油中溶解气体含量超标，影响往往是同批次、同型号电流互感器故障率，生产厂家需要加强在生产各个环节的控制，用户加强监造力度和出厂试验见证，从源头上尽量杜绝此类故障的发生。

b.电流互感器设备合理选型。倒置式电流互感器优点是提高了动热稳定性，但抗震能力及运输等问题突出。倒置式电流互感器工艺复杂，内控指标要求严格，某些生产厂家工艺控制不严格，易导致氢气含量超标；同时绝缘油量少，运行环境温度低，导致油位变化显著，易导致气泡放电，破坏主绝缘。鉴于黑龙江省电网实际，建议优先选择正立式电流互感器。

c.开展倒置式电流互感器隐患排查工作。针对同批次、同型号的开展隐患排查工作，早发现、早治理；同时，对排查过程中发现的异常，宜根据实际情况采取相关积极有效措施。

［1］ 傅钟.电流互感器油中氢浓度单项偏高的原因及处理［J］.湖南电力，2005，（5）：50－53.

［2］ 丁峰，刘炯明，许红军.电流互感器油中氢气含量超标分析和处理［J］.电气工程，2009，（6）：49－51.