SF6绝缘电流互感器故障原因及防范措施

摘 要：电流互感器互感器用于是电力系统中重要的电气设备，互感器事故往往会造成系统重大事故，带来经济损失。本文以某变电站内SF6气体绝缘型电流互感器遭受雷击的事故为研究背景，阐述了该类型互感器的结构特点，详细调研统计了同类型互感器的事故概率，深入分析了故障原因，提出相应的防范措施，对电流互感器安全运行与检修提供参考，有效降低互感器的故障率，保障电力系统安全，具有重大的经济和社会效益。

关键词：SF6气体绝缘型电流互感器；故障；绝缘；电容屏

Investigation and Analysis on fault of SF6 Insulated Current Transformers

Abstractor：In the power system, the current transformer is very important and lots of major accidents and economic losses are happened due to the transformer failure. Based on accident of SF6 gas-insulated current transformer struck by lighting in the station, the structural characteristics of this type of transformer is elaborated and the depth analysis of the cause of the malfunction is presented in this paper. Some corresponding preventive measures are proposed to ensure the safe operation of current transformer. Furthermore the transformer failure rate is reduced and the power system security is guaranteed.

keyword：SF6 gas-insulated current transformer；failure；insulation；capacitance shielded

0．引言

电流互感器在电网运行中扮演着重要的角色,随着电网的快速发展和对SF6气体电流互感器认识的不断深入，SF6气体电流互感器在电网中的数量随之快速增长，但电流互感器的广泛应用带来的电流互感器事故和障碍也随之增多。2010年南方电网公司的贺州变、百色变，国家电网公司福建某变以及贵州电网公司贵阳变、福泉变运行的某型号500kVSF6气体绝缘电流互感器连续发生多起安全事故，严重影响了电网的安全运行。

本文针对目前连续出现的电流互感器绝缘事故，积极开展电流互感器事故调研，分析事故原因，并通过互感器解体、电场校核以及绝缘配合，综合分析发现产品在设计和生产制造中的缺陷或者系统绝缘配合问题，用以指导该类互感器的参数性能技术要求制定，降低事故发生的概率，积累设备故障分析及诊断经验，提高电网安全运行水平。

1、互感器简介

1.1 结构介绍

某电站发生故障的SF6气体绝缘型电流互感器产品产品为倒置式结构[1]，如图1所示。

1-防爆片；2-一次导电杆；3-二次组件；4-绝缘支撑件；5-外壳；

6-电容屏；7-引线管；8-二次接线盒；9-底座

套管由玻璃钢浇注硅橡胶伞裙制成，内充SF6气体作为绝缘介质，二次组件由4个绝缘支撑件固定在顶部底板上。该产品电气性能优异，动稳定性能好，能满足较大的热稳定电流的要求。硅橡胶套管防污性能好，产品故障时不会爆炸。此外，该产品还具有体积小、质量轻、少维护的特点。

1.2 技术特点

SF6气体电流互感器具有以下技术特点[2][3]：

(1)产品内充SF6气体作为绝缘介质，并在高低压间装设电容屏，以获得均匀的电位分布。此外，承受高电压的绝缘支撑件能满足在全电压下20h零局放的要求。这些都是产品优异电气性能的基本保证。

(2)产品为倒置式结构，一次导杆从顶部外壳直接贯穿二次绕组，较直立式U型器身的电流互感器，更能满足较大动热稳定电流的要求。

(3)复合套管的硅橡胶伞裙具有良好的憎水性和憎水迁移性，使产品具有优异的防污闪性能，能适用于II级以上污区的要求。

(4)产品内部故障时，由于SF6气体可压缩性及复合套管的非脆性，不会发生类似油浸式瓷外套互感器爆炸起火并殃及邻近设备的恶性事故。此外，复合绝缘套管还具有瓷套管所无法比拟的抗打击性能。

2、调研情况

目前SF6气体电流互感器应用的最高电压等级为500 kV，截止2005年底，仅国家电网公司SF6气体电流互感器就有11 473台，较2004年增加138％。其中以220 kV和110 kV电压等级的居多，其次是500 kV电压等级，最后是330 kV电压等级和66 kV电压等级。

SF6气体电流互感器相对于油浸式电流互感器有一定的优点，但近几年，随着SF6气体电流互感器运行数量的增加，SF6气体电流互感器也相继出现了较多的事故和障碍。通过调查统计，SF6气体绝缘电流互感器故障调查详见表1。

表1 SF6气体绝缘电流互感器故障统计表[4]

3、故障统计分析

3.1 损坏部位

通过对SF6气体绝缘电流互感器故障调查统计，有表1可以看出，故障互感器的损坏部位主要集中在承受高电压的部位，如电容屏、绝缘支撑件、屏蔽罩及绝缘套管的玻璃钢筒内壁等，其中在表1中电容屏表面放电烧损3台，绝缘支撑件损坏3台，屏蔽罩损坏1台，套管玻璃钢筒内壁闪络放电2台。

表2 事故互感器损坏部位统计

3.2 故障原因分析

由表1可以得到造成SF6气体绝缘电流互感器故障的主要原因有以下几点：

（1）产品制造工艺分散，绝缘部件质量缺陷。

互感器的绝缘支撑部件在制造过程中由于制造工艺的分散性，使其在部分局部会含有气泡或杂质，造成绝缘缺陷，这些缺陷部位在高电压作用下容易被击穿引起故障。产品装配时绝缘支撑件的表面处理不洁、擦拭不干净，也很容易在高压条件下发生沿面闪络。另外，产品二次装配不当损坏绝缘部件，致使互感器运行中发生放电现象也是造成互感器故障的一个重要原因。

（2）运输过程中损坏产品的零部件

2002年4月份500kV斗笠变电站内的互感器绝缘损坏，发生故障。此次事故主要是由于互感器在运输途中，固定其中一个绝缘支持件用的螺栓头断裂，掉落在产品顶板边缘，造成局部电场不均匀。在运行电压下螺栓头首先放电，放电引起的局部气体绝缘强度下降，造成了顶板与对应的二次引线管击穿放电。

（3）产品设计不合理

广西贺州变电站SF6气体绝缘电流互感器电容屏高压端的最上端有三根镀锡铜带与之压紧，然后穿过高电压的铝筒与高压相连，整个均压电容屏绕制成喇叭形绝缘筒，最上端的另一个端屏与绝缘筒有约100mm距离，在绝缘筒端部方有开口的铝环，目的是将镀锡铜带形成圆弧平滑过渡，镀锡铜带与铝环只是自然解除并无有效的压紧措施，但是整个铝环处于铝筒约3000mm处的高压屏蔽内，与高电压的悬浮电位差不可能很大，在工频或正常运行条件下不致造成放电，但在高频雷电冲击电压下，就会导致铝环与铜带之间出现局放，整个间隙就会被击穿闪络。这也是造成2008年3月份互感器事故的主要原因。SF6气体绝缘电流互感器故障原因分类如表3。

表3 SF6气体绝缘电流互感器故障原因分类

4、防范及改进措施

根据近几年SF6气体电流互感器事故的统计结果，SF6气体电流互感器的主要问题在于内部绝缘问题，比如电容屏绝缘爬电和击穿以及支撑绝缘子爆裂等。为了使SF6气体电流互感器更好的发挥其优势特点，更好的服务于电网，应在工厂监造、运输、安装、运行维护等各个阶段对SF6气体电流互感器采取措施，以防事故发生。

（1）改进产品工艺，加强组装流程管理

互感器高压端电容屏连接筒采用高硬度的铸铝件，要在连接筒与开口筒之间加垫聚脂薄膜，解决两者磨擦产生铝粉的问题。同时，电容屏接筒的固定螺钉应拧紧，必要时采取一定的防松动措施，防止螺钉松动造成电容屏接筒移位。严格零部件检验验收，杜绝不合格零件流入装配工序。进一步控制紧固件和其他零部件的质量，采取相应的检验手段保证产品质量。

完善工艺制度，保障互感器在清洁无尘的环境中生产组装，所有的部件要经过严格的干燥，做到所有的部件表面无毛刺、粉尘、污渍，以确保绝缘支撑件的清洁度，及其绝缘性能可靠；二次返工装配时，应有明确的工艺规定和严格的检验制度，并保证装配工艺清洁卫生。

（2）运输过程中采取防震措施

制造厂应采取有效措施，产品卧置装车运输应有缓冲防震措施，并根据路况按规定限速行驶。防止运输过程中内部构件(特别是电容屏接筒)震动移位，避免形成事故隐患。

（3）新安装的SF6绝缘电流互感器在投运前应进行局放和工频耐压试验，因为互感器在运输和安装过程中剧烈振动，可能引起某些部件的松动、位移，通过型式试验，及早发现问题，消除隐患，避免事故发生。

（4）对该变电站其它同类型、同一批产品应采取一定的措施，确保其安全运行和质量。

（5）运行维护过程中，应重点巡视检查气体密度表工况，检查SF6气体压力、泄露以及微水含量情况。

对于电气设备生产厂家，能够周密地考虑到各个环节、各种不利凶素对设备产生的影响并优化产品设计、合理采取措施，让设备顺利投运，为我们电网安全健康运行提供有力保障。

5、结束语

目前，随着我国500kV电网建设加快和加强，SF6气体作为主绝缘的500 kV户外式电流互感器与传统的油浸式电流互感器相比，具有显著的优点，在高压电网中得到广泛的应用。但运行过程中也存在了不少问题，通过调查分析结果，希望能够引起行业的重视，为以后的一些事故分析及防范措施的制定提供借鉴和依据，同时为设备采购技术合同的商定，以及有关制造单位和运行单位提供一定参考。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。