油浸式电流互感器批次缺陷分析及对策

徐 鹏，曹雅榕，崔光鲁，甘 强，陈 昊

(1.国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏 南京 211102；2.国网江苏省电力有限公司南京供电公司，江苏 南京 210012)

0 引言

电流互感器是电力系统保护和测量的主要设备，其可靠运行对电网的安全稳定有着重要影响。近年来，油浸式电流互感器在运行过程中事故频发，导致设备停役及电网运行方式变更，给相关地区电网的安全稳定运行带来了压力。

文献[4]针对一起某500 kV油浸倒置式电流互感器故障，结合同批次产品试验情况分析故障成因，对设备的绝缘损坏预警具有重要意义。

文献[5]基于油浸倒置式电流互感器的结构特点，针对产品工艺及运行特性展开，得出了事故可能存在的原因。

文献[6]从油浸倒置式电流互感器绝缘设计的三个关键部位出发，对电流互感器在运行过程中产生缺陷的原因展开分析，对提升设备的专业管理水平具有重要指导意义。

1 存在缺陷

2020年11月，某500 kV变电站5042和5043号间隔停电检修期间，通过色谱检测发现50421号电流互感器C2H2含量为：A相0.1 μL/L，B相和C相均为0；50431号电流互感器C2H2含量为：A相0.1 μL/L，B相和C相均为0。

50421和50431号电流互感器型号为OSKF-550，2002年出厂，2003-06-10投运。

由于该型电流互感器存在安全隐患，故结合停电检修完成更换，拆除的设备返厂进行试验、拆解和分析。

2 返厂诊断试验

该 批 次 编 号 为880154，880156，880163和880165号的4台电流互感器被拆除返厂。其中，880163和880165号产品返厂取油样后进行了拆解分析；880154和880156号产品返厂取油样后进行了诊断试验和拆解分析。4台产品返厂后油样检测结果见表1。

表1 4台产品返厂后油样检测结果 μL/L

返厂后4台产品油样复测结果显示油中均存在微量C2H2。

分别对880154和880156号产品进行了高压介损和电容量测试、交流耐压试验、雷电冲击、操作冲击试验等诊断试验，均未见明显异常。

冲击完成后补做了局放测试，其结果如下。

(1) 第一次试验：测试整体局放。试验方法：平衡法(880154和880156号产品)，起始电压：381 kV，幅值8 pC。

(2) 第二次试验：测试头部局放。试验方法：平衡法(880154和/880156号产品)，未见明显局放信号。

(3) 第三次试验：测试直线段局放。试验方法：平衡法(880154和880156号产品)，起始电压：450 kV，幅值：8 pC。

(4) 第四次试验：测试直线段局放。试验方法：平衡法(880156及同型号备品电流互感器)，起始电压：460 kV，幅值：8 pC。

(5) 第五次试验：测试直线段局放。试验方法：平衡法(880154及同型号备品电流互感器)，起始电压：500 kV，幅值：8 pC。

根据局放测试结果，初步判断放电位置位于电流互感器器身高压屏与第二屏之间或者直线段电容部分。为进一步查明电流互感器油中C2H2含量异常的原因，对这4台产品进行解体检查。

3 解体分析

4台产品解体检查主要流程为：放油→拆除膨胀器→拆除二次端子箱→拆除密封板→检查二次引线→拆除一次导体→吊出器身并拆除外壳→检查器身高压屏→寻找可能存在的击穿点，并在击穿点附近逐层拨开绝缘纸→电容屏解体检查。

该电流互感器器身由外向内布置依次为高压电容屏、中间电容屏和铁心罩壳。高压电容屏外部有一层皱纹纸，与绝缘油配合形成高压屏与储油柜之间的绝缘。高压电容屏由两层半导体纸和夹在半导体纸中间的铜带层构成，高压电容屏与中间电容屏，以及中间电容屏与铁心罩壳之间，布置了一定厚度的电缆纸，与绝缘油配合，构成了电流互感器的主绝缘。

为便于放电点定位表述，引入定义时钟的概念。面对电流互感器正立时P1侧，以器身中心位置为表盘中点，顺时针走向，器身顶部为0点钟，铁心屏蔽罩壳与二次引线管连接位置，即器身“脖子”处为6点钟。

3.1 880163号产品拆解

(1) 解体检查发现，880163号产品P1和P2之间，高压屏外弧面存在明显放电痕迹，放电点位于弧面7点方向。器身表面7～9点方向存在大面积黑色痕迹。一侧放电点贯穿一层皱纹纸和一层半导体纸，至半导体纸下方对应位置的铜带锡焊处结束，未伤及铜带下部的半导体纸；另一侧放电点贯穿一层皱纹纸、一层半导体纸、一层铜带以及铜带下部的一层半导体纸，半导体纸对应位置下部的电缆纸表面存在斑点状黑色碳化痕迹。

(2) 检查储油柜内发现与器身放电位置相对应的下储油柜内部存在放电痕迹，且放电位置下部存在局部黑色痕迹，与器身表面的黑色痕迹位置相对应，疑似器身与下储油柜挤压和摩擦所致。

3.2 880165号产品拆解

880165号产品器身高压屏皱纹纸表面可见大量黑色痕迹，位于器身7～8点方向，但未见明显放电迹象。P1侧三角区脚环电缆纸表面可见一处疑似放电痕迹，位于器身6～7点方向，距离P1侧“脖子”直线距离约40 cm，未贯穿该层电缆纸，对应疑似放电痕迹位置上部半导体纸也未见明显异常，下部电缆纸表面存在斑点状黑色碳化痕迹。

3.3 880154号产品拆解

880154号产品P1和P2之间外弧面可见多处针状小孔，针状小孔位于弧面7～8点方向。

共有5处区域出现针状小孔，小孔成排排列，对应位置为铜带边缘，部分小孔已贯穿皱纹纸。初步认为是器身与储油柜的接触、挤压和磨损所致。

3.4 880156号产品拆解

880156号产品P1和P2之间外弧面可见小范围黑色痕迹，位于弧面7～8点方向。皱纹纸表面磨损严重，两层皱纹纸压接处存在一处穿孔，皱纹纸压痕位置对应下部半导体纸有挤压和褶皱现象。

P1侧8～9点方向电缆纸表面存在一处疑似放电点，未贯穿电缆纸，对应位置上部半导体纸及下部第二层绝缘纸未见放电痕迹。

3.5 同期同型电流互感器对比

同期开展解体的同型号产品包括：500 kV某A变 编 号 为2000/411039，2000/411040和2000/411041号的产品，以及500 kV某B变编号为2000/411026号的产品，检查储油柜内部及器身未见挤压或摩擦痕迹。同期开展解体的其他同型产品放电和挤压情况对比见表2。

表2 同期同型电流互感器对比

某A变及某B变产品储油柜内部垫块集中布置，垫块对应器身位置为P1和P2之间弧面3～5点及7～9点方向。而本次解体产品储油柜内部垫块布置方式为：以一次导杆为界，上下各有两片垫块，垫块未集中布置，与上述某A变及某B变垫块布置方式有所不同。

由此可得出，某500 kV变电站50431和50421号电流互感器器身与储油柜之间存在不同程度的磨损，其中880163和880154号产品器身磨损较为严重，880156和880165号产品磨损程度次之。

由于该批电流互感器储油柜内垫块未集中布置，导致器身P1和P2之间弧面与下储油柜间隙较小，在安装或者长距离运输过程中弧面6～9点钟位置与储油柜存在不同程度的挤压和摩擦，使器身表面有所损伤。

4 结束语

综上所述，造成本次电流互感器油中产生C2H2的原因为电流互感器器身与储油柜之间的挤压和摩擦造成局部皱纹纸损伤。由于高压屏距离储油柜较近，在高频过电压下，局部皱纹纸发生击穿产生微量C2H2，同时放电伴随的高温可能造成半导体纸的碳化击穿，进而造成电缆纸的损伤。为提升设备运行可靠性，提出如下建议。

(1) 梳理现役同型号油浸倒置式电流互感器近期的油色谱情况，做好隐患排查工作，对于油中C2H2含量较高或者跃变幅值较大的电流互感器予以重点关注。

(2) 针对同型号油浸倒置式电流互感器定期开展色谱普测工作，并根据色谱情况确定整改重点，合理安排更换计划。