浅谈500kV SF6电流互感器故障分解产物诊断

摘要：结合我省曾经发生过的一例500kV SF6电流互感器故障，通过对SF6电流互感器内部发生过热或放电故障后产生的分解产物故障特征的分析，对分解产物在SF6 电流互感器中的故障诊断进行一些探讨和研究。

关键词：SF6电流互感器 分解产物

1 事故过程

2009年夏季某日傍晚19时28分00秒，我所在的山西省某500kV 变电站500kV Ⅰ母第一套保护BP-2B母差保护动作，500kVⅠ母5011、5021、5042、5051断路器跳闸，19时29分30秒，5011、5012断路器间隔的500kV出线保护动作跳5012 断路器B相，重合成功。19时29分31秒，该出线再次保护动作，5012断路器三相跳闸。当时我站所在的地区为雷雨天气，且站内无任何操作，事故前全站500kV设备均处于正常运行状态。

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2 检查试验情况

2.1 外观检查情况

现场检查情况：5011断路器C相电流互感器有明显漏气音，底座部位有多处放电点，外复合绝缘套老化严重，密度继电器被击穿，防雨罩烧损掉落，二次端子盖板上有两个明显放电点，两颗固定螺栓被烧断。5012断路器B相电流互感器压力异常（只有0.36MPa，低于警戒值0.45MPa），外部无放电痕迹，外复合绝缘老化也很严重，整个现场充满刺鼻气味，其他500kV设备外观无异常现象。

2.2 试验检查情况

事故发生后对事故相应的500kV设备进行电气及SF6分解产物试验，除5012断路器B相电流互感器及5011断路器C相电流互感器分解产物试验外，其余设备试验数据均合格。5011断路器C相电流互感器一次对地绝缘值为55000MΩ，SF6气体已经全部泄漏，已经无法做SF6分解产物试验。5012断路器B相电流互感器一次对地绝缘值为12000MΩ，且SF6气体没有完全泄漏，可以利用5012断路器B相电流互感器进行SF6分解产物及纯度试验，试验结果如下：

2.2.1 分解产物试验及故障诊断推理：事故发生后对5012断路器B相电流互感器进行SF6分解产物试验，并同历史测试数据相比较，结果如下表1所示。

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SO2是放电或高温过热（600℃以上）的代表产物，目前一般认为，SO2浓度超过1.5ppm/L，即表示设备内可能存在放电或高温过热的故障。特别是在非灭弧气室的电流互感器内，理论上是不应该有SO2存在的，而试验中SO2含量高达400PPm，严重超标，而在2006年设备投产运行时测试并无SO2存在，由此证明设备内部有很大的放电故障存在。H2S是SF6气体环境中的有机绝缘材料在电弧或高温烧灼下产生的分解产物，H2S的含量高达300ppm，不仅表示设备内可能存在放电或高温过热的故障，而且表明故障的位置在固体绝缘材料附近。为了进一步了解故障的情况，对故障气体进行了SF6纯度分析。

2.2.2 纯度试验分析情况：对5012断路器B相电流互感器进行SF6纯度试验进一步分析，数据如下表2所示。

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由纯度试验可知设备内部存在较多的CF4和C3F8，也是设备中含碳元素的有机固体绝缘材料如热固型环氧树脂等在SF6环境下被电弧放电后产生的分解产物，其中CF4是电源线外包绝缘皮聚四氟乙烯分解后的主要产物，因生成CF4和C3F8需要较大的能量，所以CF4和C3F8较高浓度的存在往往表示绝缘材料被电弧击穿等较严重的大电流放电现象。特别是C3F8，一般低能量故障不会产生，新的SF6气中也不会含有，一旦产生往往是因为固体绝缘物的高能量电弧故障。试验中含有较多的CF4和C3F8，再次表明了设备内部存在涉及固体绝缘物的高能量故障。由上述试验可以判断，设备内部存在涉及固体绝缘物的高能量电弧故障，由于不能判断观察出内部的具体损害情况，根据我省《500kV变电站通用规程》和我站《现场运行规程》规定，必须对设备进行更换。

3 查找故障

通过以上试验分析，我们认为故障涉及固体绝缘物如热固型环氧树脂的高能量电弧放电。5012断路器B相电流互感器为上海MWB互感器有限公司于2006年生产的倒立式500kV SAS550型SF6电流互感器，设备内部含有固体绝缘物的部位主要有玻璃钢绝缘筒套管及高压屏蔽罩（外侧缠绕绝缘物）和绝缘屏蔽罩以及一些二次接线外包绝缘皮，故障为大电流的电弧能量故障，故障应涉及到高压位置附近，且必须具备产生电弧故障的条件，因此初步推断故障部位在高压屏蔽罩和绝缘屏蔽罩与顶部高压装置的链接部位附近。

4 设备解体情况

通过以上工作后，我们对5011断路器C相电流互感器进行解体，发现其玻璃钢绝缘筒套管内壁有放电痕迹，如图1所示。

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考虑到发生事故时雷雨天气，认为造成套管内壁放电的原因为大雨在电流互感器顶部形成放电通道的雨线，使设备内部发生闪络引起5011断路器跳闸，短时间内无法二次重合闸造成了永久故障。对5012断路器B相电流互感器的解体，发现其内部高压屏蔽罩及相应侧的二次绕组屏蔽罩支架等处都出现严重烧伤痕迹，绝缘屏蔽罩有烧损，如图2、图3所示。故障原因可能是高压屏蔽罩通过钢制螺栓与二次接线屏蔽管连接，螺栓由于设备运行3年多，出现松动易形成尖端电场，场强不均在雷电过电压下局部场强过高产生电弧放电。

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本次事故处理，我站对设备解体分析SF6分解产物找到了故障点，有效的避免了损坏设备重新投运造成更严重损失的事故发生。

参考文献：

[1]《山西省电力公司500kV变电站通用规程》2005.06.

[2]《SAS550型高压电流互感器说明书》上海MWB互感器有限公司.

[3]李飒.在220kV电力工程施工电流互感器的故障分析[J].价值工程，2010（30）.