220kV电流互感器故障分析及处理孙立建

220kV电流互感器故障分析及处理孙立建

孙立建

(国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000)

摘要：电流互感器（CurrentTransformer，CT）的作用是把电流幅值较大的一次电流通过一定的变比转换为电流幅值较小的二次电流，用来进行变电站或线路的保护、测量工作。电流互感器长期串联在线路上运行，将二次电流输入测量仪表或继电保护装置。造成电流互感器故障的原因很多，常见外部原因有有系统负荷不平衡、接线错误、误差超标等，其中二次回路开路、引线接头松动、注油工艺不良、电容末屏接地不良等会导致局部过热或放电，使色谱分析结果异常。内部原因大多是自身绝缘问题，如绝缘工艺不良，电容型电流互感器绝缘包绕松紧不均、电容屏错位或断裂、绝缘干燥和脱气处理不彻底等缺陷导致运行中绝缘击穿。电流互感器故障会严重影响测量的准确性及继电保护动作的正确性，干扰电网正常运行。本文就电流互感器的常见故障原因进行分析，并采用一具体案例阐述解决措施。

关键词：220kV；电流互感器；故障；分析

1导言

电流互感器作为测量、计量、保护等元件，在电力系统中起着重要作用，其运行的可靠性，直接关系到电网能否安全稳定运行。电流互感器发生故障不但会造成自身损坏，还可能引起保护误动、设备跳闸，造成电网安全事故。

2故障原因分析

2.1绝缘纸褶皱

由于电容屏绝缘纸有褶皱部位，所以注油后绝缘层间空隙变成油隙。依据电场理论，复合绝缘中电场的分布与介电常数成反比。绝缘油的介电常数（约为2.2）比油纸绝缘（约为3.7）要小，而绝缘油的击穿场强比油纸绝缘低得多。于是，在油纸绝缘中，在交流电压作用下的油层为薄弱环节。油隙被击穿后，绝缘油产生气体。电容屏绝缘纸包扎紧密，屏间相对封闭，初始局部放电产生的气体向周围扩散有限，加之X腊进一步阻止气体交换，气体超出油的溶解能力后形成气泡。气体的介电常数更小（约为1），局部放电发展为故障区域大范围的气泡放电，油裂解产生大量气体并析出，致使膨胀器异常升高。故障初期，局部放电区域小，产生的气体少，低电压介质损耗试验反应不明显。故障晚期，局部放电快速发展。如果不能及时发现，会因内部压力过高而发生爆炸。这个阶段，故障区域有大量X腊析出、沉积，温度升高，电流互感器表面出现明显的温差。

2.2铁芯硅钢片绝缘损坏

铁芯中硅钢片的质量不佳，铁芯损耗大，使得运行时的温度较高，硅钢片表面的绝缘漆碳化，层间短路，导致铁芯损耗进一步增大，温度升高，形成恶性循环。在长期的运行过程中，绝缘油受热分解、局部放电产生大量氢气及部分烃类，使膨胀器异常升高。电容屏的环境相对封闭，油中溶解的气体不易渗入，介质损耗试验反应不明显。依据Q/GDW1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》对电流互感油中溶解气体的分析试验规定：制造商明确禁止取油样时，宜作为诊断性试验。实际运行中，电流互感器由于油量少、采用全封闭微正压结构等原因，厂家要求不用取油样。而一次对末屏介损试验，测量介质损耗因数与电容量，末屏介损试验测量末屏对二次、外壳的介质损耗因数与电容量，它们主要针对整体受潮、劣化故障，不能有效地发现铁芯过热、局部放电导致的油分解缺陷，以及电容屏初期缺陷。这就埋下了一定的安全隐患。

3电流互感器工作原理

电流互感器由一次线圈、二次线圈、铁芯、绝缘支撑及出线端子等组成。电流互感器的铁芯有硅钢片叠置而成，其一次线圈与主电路串联，且通过被测电流I1，它在铁芯内产生交变磁通，使二次线圈感应出相应二次电流I2（其额定电流为5A）。如将励磁损耗忽略不计，则I1N1=I2N2，其中N1、N2分别为一、二次线圈匝数。电流互感器的变流比K=I1/I2=N2/N1。由于电流互感器的一次线圈连接在主电路中，所以一次线圈对地必须采取与一次线路电压相适应的绝缘材料，以保障二次回路与人身的安全。

4电流互感器运行维护

电流互感器的运行过程中，运行人员要定期对其进行维护检查，通常采用目测、耳听和鼻嗅三种方法进行检查，具体检查内容有：⑴目测。接线端子是否过热、变色。一二次回路接线应牢固，各接头无松动现象。油位是否正常，有是否变色，油位计是否渗漏油。套管是否清洁，有无裂纹和闪烙痕迹检查二次侧接地是否牢固，二次侧的仪表等接线是否紧密，检查二次端子是否接触良好，有无开路放电或打火。检查端子箱是否清洁，有无杂物；⑵耳听。是否有异常音响，电流互感器有无由于固定不紧而产生较大的嗡嗡声，有无由于二次开路产生异常声响等；⑶鼻嗅。是否因有过负荷而产生的焦糊味，是否有由于接线端子接触不良引起放电产生的臭氧味等

5电流互感器常见故障分析及处理

5.1异常运行的处理

运行中的电流互感器可能出现开路、发热、冒烟、声响异常、绕组螺栓松动等异常现象。运行人员应根据出现的异常情况判断处理。比如用试温蜡片检查电流互感器的发热程度，从声音和表计指示情况辨别电流互感器的二次回路是否为开路。开路时，电流表指示为零，电能表不转、有“嗡嗡”声，电流互感器本身有“吱吱”的放电声音或异音，端子排可能烧焦。如果发现上述现象，即认为电流互感器二次回路有开路故障。运行中的电流互感器出现上述故障之一者，应立即退出运行。

5.2运行中声音不正常或铁芯过热的处理

5.2.1运行中声音不正常或铁芯过热的原因

运行中的电流互感器在过负荷、二次回路开路、绝缘损坏而发出的放电等情况下，都会产生异常声音；对于半导体漆涂刷的不均匀造成局部电晕，以及夹紧铁芯的螺栓松动，也会产生较大的声音；电流互感器铁芯过热，可能是由于长时间过负荷或二次回路开路引起铁芯饱和而造成的。

5.2.2处理措施

在运行中，当发现声音不正常或铁芯过热时，首先应观察并通过仪表等来判断引起故障的原因。如果是过负荷造成的，应将负荷降低到额定负载下，并继续监视和观察；如果是二次回路开路引起的，应立即停止运行或将负荷降到最低限度；如果是绝缘破坏造成的放电现象，应及时更换电流互感器。

5.3二次回路开路处理

5.3.1二次回路开路的故障现象

由于铁芯中磁通饱和，在二次侧可能产生高压（数千伏至上万伏），在二次回路开路点可能有放电现象，出现放电火花及放电声；铁芯可能因磁通饱和引起损耗增加而发热，使绝缘材料产生异味，并有异常声音；过电流互感器二次侧相连接的电流表指示可能摇摆不定或无指示，电能表转速可能出现异常。

5.3.2处理措施

在运行中，如果发现电流互感器二次侧开路，应尽可能及时停电处理。如果不允许停电，应尽量降低一次负载电流，然后在保证人体与带电体保持安全距离的情况下，用绝缘工具在开路点前用短路线将电流互感器二次回路短路，再将故障排除，最后将短路线拆除。在操作过程中，要有人监护，注意人身安全。

6结论

总之，电流互感器承担着对一次设备运行情况进行监视、测量和保护的重要任务。如果严重损坏，会造成误动、拒动，甚至引发停电。因此对于互感器的故障，应予以必要的重视，对故障现象、原因进行深入分析，并采取相应的处理措施，及时采取技术手段进行监测、分析，及时消除事故隐患，避免同类事故再次发生，以保证系统的安全、稳定运行。

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