一起倒置式流变油中气体含量超标故障解体分析

国网江苏省电力有限公司检修分公司 王睿宣 陈玮光 黄祖荣

电流互感器是电力系统继电保护、自动控制和指示等方面不可缺少的设备，油浸倒立式电流互感器较传统正立式电流互感器相比，具有结构简单、充油量少、动稳定性和抗短路能力强等诸多优点，在500kV 系统中得到广泛应用。其主绝缘采用多主屏均匀分压结构,电场分布较为均匀[1-2],由于主绝缘全部包在二次绕组上且一次导电管短，因此可满足高的动热稳定要求。但从实际运行情况来看，倒置式电流互感器由于其内在绝缘缺陷引发的事故时有发生[3-4]，可能引起开关跳闸、爆炸起火等事故，对电网的安全运行产生威胁。另一方面，随着电力系统中电力设备运维水平和管控要求不断提高，传统的电力设备周期预防性检修已不能满足需求[5-6]，需要多种手段的技术手段综合应用，解决实际生产中出现的一次设备问题。

1 故障现象及初步分析

某变电站一组220kV 线开关流变C 相油色谱检测结果总烃、乙炔含量超标，其余两相流变油中气体含量均无异常（表1）。一般来说，乙炔含量超标有两种可能原因：一次绕组端子放电或绝缘介质内部存在严重的局部放电。查阅历史检测结果发现，故障流变曾出现过发热缺陷，其红外热像检测结果如图1所示，热点位于故障相（C 相）流变P2侧接线桩头处，发热52.3℃，相间温差为14.3K，相对温差78.1%，属于一般缺陷。根据油色谱检测及红外热像分析结果，初步判断C 相流变P2侧接线桩头与一次导电杆连接处可能存在绝缘缺陷。

表1 三相流变色谱检测数据（单位：μL/L）

图1 缺陷流变红外热像检测

2 返厂检查及诊断

2.1 返厂诊断性试验

对三相流变进行局部放电、介质损耗因数、电容量和油色谱等诊断性试验项目。三相流变电容、介损测试结果均无异常；C 相流变加压至252kV时出现轻微局放，局放量为50pC；A 相、B 相流变油色谱检测结果无异常；C 相流变总烃含量为120.49μL/L，乙炔含量为1.17μL/L，仍超过《变电五通检测管理规定》总烃乙炔含量注意值(100μL/L)。

表2 电流互感器油中溶解气体检测数据（单位：μL/L）

表3 流变返厂局放及高压介损检测结果

2.2 返厂解体检查

现场对乙炔含量超标的C 相流变进行解体分析，在流变P2侧桩头处，发现用于固定一次导电杆的1枚绝缘垫片、4枚绝缘螺杆缺失（三相流变均存在该问题），如图2。其中C 相流变P2侧桩头还出现了螺母松动、一次导电杆松动情况。解体后发现该螺母内侧的一次导电杆有一处明显放电痕迹（图3）。拆下一次导电管，发现储油柜P2侧导电管穿孔内侧黑色放电痕迹（图4）。

图2 缺陷流变P2侧桩头检查

图3 缺陷流变一次导电杆放电痕迹

图4 储油柜P2侧导电管穿孔内侧放电痕迹

3 思考建议

该故障流变为2007年湖南三电生产的LVB-220W 型流变，该型产品一次导电杆具有串联、并联两种连接方式，更换一次侧连接方式时必须同时更换P1、P2侧桩头连接部件。并联时P1侧一次导电管和导电杆通过短接板短接，并与储油柜外壳绝缘。P2侧一次导电管、导电杆和储油柜外壳通过桩头螺母、金属垫片、金属螺杆与P2侧桩头短接，此时流变结构及电流流向示意图如图5；串联时一次导电杆在P1侧通过短接板与储油柜外壳短接，P2侧桩头螺母与外壳短接，此时流变结构及电流流向示意图如图6。本次返厂的三台缺陷流变在一次导电杆并联改串联时，P2侧桩头没有按规定安装绝缘垫片和绝缘螺杆，导致C 相流变P2侧桩头螺母在运行中松动，其结构及电流流向如图7。

图5 流变一次并联结构示意图（局部）

图6 流变一次串联结构示意图（局部）

图7 缺陷流变结构示意图（局部）

C 相缺陷流变在运行过程中P2侧桩头螺母松动，不可靠地搭接于一次导电管和流变储油柜外壳之间，造成一次导电管（含螺母）对一次导电杆和外壳间歇性放电；螺母松动使得接触电阻增大导致接头发热，呈现局部过热现象。该批次倒置式流变在一次侧连接方式由并联转为串联时，P2侧绝缘螺杆、绝缘垫片缺失（并联结构改串联结构时现场未安装）、桩头固定螺母松动，导致一次导电杆与储油柜连接状态不稳定，从而引起储油柜发热和间歇性放电，造成总烃及乙炔含量异常。建议对同厂同批次电流互感器进行P2侧连接桩头专项巡查并开展红外精确测温，出现油色谱异常、红外测温异常时及时进行分析处理。

综上，对于文中这类故障无法通过状态检修例行试验结果有效地发现和诊断，且随着电力系统中电力设备运维水平的不断提高，传统的电力设备周期预防性检修已不能满足需求。因此建议结合红外测温等带电检测结果，对此类电流互感器有针对性的开展油色谱检测，根据其油色谱检测结果，综合判断设备是否存在绝缘缺陷并制定相应的检修策略。同时电流互感器除设计结构、部件材料质量、制造工艺之外，其安装施工质量也直接关系到设备的安全稳定运行。因此在严格要求生产厂家把控设计审核与制作工艺的同时，在基建与技改项目验收环节需加强把关，确保设备施工工艺质量。