风电场CT色谱成绩超标原因分析

摘要：本文对部分风力发电场变电所电容式电流互感器近年来频发的绝缘油中氢气、总烃气体含量超标，由此而造成变电所停运故障进行了说明。针对故障互感器试验数据进行了分析，阐述了导致频繁发生电流互感器内部低能量放电的诱因，提出了风力发电场选择电流互感器形式的建议。

关键词：电流互感器；氢气；总烃；低能量放电；谐波；防范措施及设备选型。

1引言

近两年来，笔者所在区域在运的风力发电场部分变电站陆续发生多起电容式电流互感器因绝缘油中氢气、总烃类气体含量严重超标而退出运行的故障，其中有的互感器甚至因氢气、总烃类气体超出绝缘油的溶解极限，造成气体溢出，油位指示异常，金属波纹膨胀器冲顶变形，严重威胁电力设备的安全运行。

2 故障互感器分布规律及特点

2.1 故障电流互感器涉及到东北及南方各主要互感器生产厂的产品，型号包括：LB7-220GYW2 、LB7-220GYW3、LB7-220W2、LB9-110GYW；

2.2故障多发于B相电流互感器,占故障互感器的88.7%；

2.3 故障互感器均运行1-3年。

3．故障互感器的绝缘油常规性试验、色谱分析

发生故障的互感器绝缘油其它试验结果均合格，色谱分析发现油中氢气、总烃含量严重超标，并伴有甲烷及微量乙炔气体。下面仅以四个风力发电场故障电流互感器绝缘油的试验数据加以分析说明，详见4.1 、4.2。

4．故障互感器绝缘油试验检测数据分析（仅以4台互感器数据为分析对象）

5.故障性质、故障发展基础及故障发展过程的分析

5.1故障性质分析

故障互感器绝缘油色谱分析发现：油中含有大量氢气，并含有甲烷和少量乙炔气体，这是互感器内部发生低能放电时的显著特征气体。层状绝缘材料及铝箔在卷制过程中的重叠，会影响固体绝缘表面的平整度。这又是诱发互感器内部发生局部放电的重要条件之一。

5.2 故障形成的基础条件――谐波

风电系统的特点决定了系统电压的不稳定性，因风速变化是随机性的，所以风电场的出力也是随机的。风电系统输配电线路变压器群的特点及风力发电机电源变换系统、风机投退不稳定性等原因，会引起系统电能质量变化，经常性的含有谐波分量，其表现形式有以下几种。

5.2.1电力变压器产生谐波

由于变压器铁芯饱和磁化曲线呈非线性，设计时又考虑其经济性，工作磁密会选择在磁化曲线近饱和段上，使变压器运行时磁化电流会呈尖顶波形，含有奇次谐波。

5.2.2大功率变频器使系统谐波分量增大

风力发电机电源变换系统是由大功率变频器构成，而变频器是由半导体、晶闸管等非线性元件组成，存在非线性特性，并在电源的变换过程中产生谐波，将使电网电压的谐波分量增大。

5.2.3风电系统风机投退的不稳定性也是产生谐波的原因之一

风速变化是随机的，所以风机的不定性投退会使系统电压发生波动和闪变，将引起系统频率变化而产生谐波。

5.2.4 无功补偿电容器经常性投切，也会使系统谐波分量增大

风电场机组启动后,在工作风速运行过程中,需要经常投切无功补偿电容器,这样风电场电网受到较大的涌流冲击,会引起网络电压的较大波动，无功补偿电容器投入时所出现的暂态过渡过程直接影响涌流峰值大小，在此过程中将会出现大量的谐波，也会使电网电压的谐波分量增大。

6.对在运互感器的防范措施及新建风力发电场设备选型建议

6.1 防范措施

目前，风力发电的迅速发展使风电场的容量逐渐增大，对电网的安全稳定运行起着极其重要的作用，为了尽量避免互感器上述故障的发生，保证系统的正常运行，积极建议对于装有油浸式电容式电流互感器（正立式）的风力发电场应采取以下措施：

a.加强运行巡视，发现互感器油位指示异常立即进行油色谱检测。

b.缩短互感器油的色谱检测周期。

c.色谱检测中如发现氢气、烃类气体组份同步增长的互感器，安排油色谱跟踪，适时安排更换。

D．因内部局部放电退出运行的互感器，不应简单滤油处理后重复使用。

6.2 风力发电场电流互感器选型建议

对于新建、扩建的风力发电场，应积极与设计单位沟通，在进行互感器选型时，充分考虑风力发电场的实际运行环境，建议选择目前较为成熟的倒立式气体绝缘电流互感器，其优点是内部充有SF6气体，SF6气体绝缘性能及灭弧性能好，而且具有放电自恢复性能，一次绕组短，动稳定性能好,故应是风力发电场的首选设备。

7.结束语

220kV电流互感器运行中内部严重局部放电是严重威胁风电场电网安全运行的主要问题，互感器厂应严格控制互感器制作全过程的质量管理，特别是绝缘处理工序的质量管理。运行单位应加强对投运互感器的巡检、试验、防止上述故障的发生。

参考文献

1、GB/T 7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则

2、DL/T664-1999 带电设备红外诊断技术应用导则

3、GB-1208-1997 电流互感器

作者简介

第一作者 苗继春 ：性别：男；出生日期：1976年12月19日；学历：大学本科，现就职于中国大唐集团新能源股份有限公司北京检修分公司，总经理。籍贯：内蒙古；职称：工程师资格；研究方向：新能源产业。