戴波
中国水利水电第八工程局国际公司 湖南 长沙 410004
摘要：电流互感器作为一种测量保护设备，要求对设备工作环境及运行参数进行定期维护检查。二次侧电缆开路对设备会造成不可修复的损坏。及时了解设备的运行工况，在出现异常参数的情况下能够及时的分析原因，并能够找到快速有效的解决方案，能避免类似故障再次发生。结合实际情况不断累积、总结经验，提高设备运行的稳定、安全。
关键词：电流互感器；故障分析；涡流；绝缘；二次电缆；故障处理
引言
电力在每个人的日常生活必不可少，生活、出行、工作、社交等都离不开电力系统的稳定运行。在发电站运行的过程中各种设备需要有良好的运行工况才能保证发电机组的稳定运行，具有稳定的工况离不开工人细心精确的设备安装，还需对设备的各项参数进行调试、修改才能达到稳定运行的目的，而在不断的安装、调试、运行中及时发现设备的运行缺陷，对问题进行分析处理，并得到合理的技术解决方案，通过不断的积累经验，对设备的各项运行参数、环境等清楚的掌控，才可以长时间的安全稳定运行设备，才能够稳定的输送电力。
一. 概述
大型电力发电站发电机出口根据设计要求或实际情况需求不一样出口电压电流会有差别，但是总体上电压能改变的阈值较低，大多都在20KV以下，这是一个经验参数，是电力系统长期发展得出的标准化数据，具体来讲，对于大型发电机，电压越高，电流越小，发电机的性价比最高，但电压高带来了绝缘方面的问题，电压越高，绝缘导致的成本增加会非常高，体积也会增大。且对绝缘的技术要求也随之增高，每个发电站都会设计发电机出口断路器将电力输送到升压站，升高电压，减小电流，目的就是方便电力的输送。发电机容量大小的变化最带来最直接的变化就是发电机电流的增加，电流从几千至上万安培。在发电机保护系统对发电机的保护、测量中就不能直接对大电流进行直接测量，这就需要电流互感器对较大电流进行变换成小电流以方便进行测量保护。
二．案例实际运行工况及安装方式
基本情况：
1.某刚投产一年多的一台210MW的发电机组，发电机出口额定电压为15.75KV，当满负荷运行时，额定电流为9057A。发电机出口采用贯穿式电流互感器，设计匝比为1200A/5A，电流互感器布置在离相封闭母线内。因设计院在设计电缆桥架走向时没有明确具体安装位置，安装时安装工人根据实际情况进行如下图安装方法进行安装走线。
.png)
2.机组电流互感器二次电缆采用10*4mm2阻燃性屏蔽电缆，型号为：NYSY-FR 0.6/1kV互感器至端子箱单根总长20-30米之间，在安装过程中采用两排200X100mm铁质镀锌电缆桥架贯穿AB、BC之间，在桥架边沿距离电流互感器线圈位置无任何预留位置，左右两侧离封闭母线外壳总共实际只有5cm间距。
三． 运行损毁情况及设备检查
1.机组进行正常停机检查时，由运行人员检查发现，发电机出口电流互感器二次电缆附近温度较高有发热迹象。经仔细查看发现：电流互感器二次电缆走线通道采用铁质镀锌盖板进行封盖，盖板采用螺栓紧固件与桥架盒固定，打开盖板检查发现电缆芯线外皮有明显的烤焦、碳化、老化脱皮现象。进一步检查电流互感器二次电缆至端子箱屏蔽接地情况良好无松脱、无漏接情况，电流互感器线圈外观目测良好，无明显发热老化现象，对发电机电流互感器周围检查无其他热源，且经过运行参数曲线进行调取对比三相电流均衡平稳（电流运行曲线见附图）。对发热原因初步分析后再次检查发现除电缆桥架内部芯线外皮均有损伤外桥架外部裸露电缆芯线无烧焦脱皮现象。逐步检查金属桥架其他部位电缆发现，除电流互感器附近有明显烧焦、脱皮现象外其他位置电缆完好，无明显损伤。
2. 因此案例有两台同型号机组，立即安排运行人员进行另外一台机组进行检查发现，电缆桥架安装方式，桥架布置方向一样。但在检查中发现另外一台机组虽然也采用铁质镀锌桥架做为电缆通道，但是没有对金属桥架进行盖板封闭。进一步检查电流互感器二次电缆发现电缆只有轻微的发热现象，并没有出现老化脱皮等现象。
四． 事件原因分析及试验分析
1. 综合以上情况并进行分析，并结合另外一台机组实际运行情况，大型发电机电流互感器二次电缆发热、老化现象的原因为：在大型发电机交变式电流互感器的较近放置闭环金属物体会产生涡流现象，并发热，有烧毁设备的危害。
2.随后与发电机互感器厂家取得联系，并进行技术试验分析，对大电流互感器进行相关试验。得出以下试验结论:在大型发电机出口电流互感器的附近放置闭环金属时闭环金属会有发热现象，在放置的不同闭环金属中铁质金属发热量最大，铝质金属和不锈钢金属会发热，但只有轻微的发热现象。试验中电流互感器附近放置铁质闭环金属温度根据电流的大小有所变化，电流3000A时可以达到100°之多，而放置不锈钢和铝质金属时发热情况会有明显减弱，而机组正常运行时电流远大于表中3000A电流，因此温度会更高。
3. 因为安装经验等各方面的原因，大电流互感器周围较强的感应磁场致使发电机的金属电缆桥架长时间发热，导致电流互感器二次电缆外皮受热老化、脱落，电缆绝缘损坏。
五．修复方案及措施
因电缆采购周期较长，故采用以下修复方案，等新电缆到货后需要对损坏的电缆进行全部重新更换修复。
1.电缆桥架布置更改
1)拆除原穿引到发电机出线、中性点的两路分支金属桥架;
2)发电机出线CT的电缆，直接从接线端连接互感器端子穿软管引至就近电缆桥架，并固定牢靠;
3)沿发电机出线、中性点的主母线外围布设4寸塑料管作为二次电缆敷设通道，供发电机中性点CT电缆敷设。见附图示；
4)检查的电缆桥架接地必须可靠，否则需重新安装。
.png)
2、电缆绝缘损坏处理
经工作人员破开电缆外皮对内部芯线进行检查发现内部芯线无明显损伤，电缆芯的导线没有熔断，连接良好。拟采用直接进行电缆芯、电缆护套绝缘处理的方案。处理时，需一根一根进行，不得一下全部拆除、批量处理!
1)拍照、记录每一根芯线的线号、线号标识(方向套)、CT的接线端/备用/接地等接线位置；
2)确认电缆芯的导线没有熔断，连接良好，如个别熔断，用4mm2电缆线芯锡焊接续；
3)抽出电缆头，将损坏的电缆护套、铠装、屏蔽层、电缆芯绝缘层，直至电缆没完全损坏位置;
4)依次，将电缆外护套拨去约30cm,铠装、屏蔽层拨去约25cm，线芯绝缘依次错开2cm 以保证各电缆线芯绝缘、黄腊管、屏蔽层、外护套，接头处相互错开；
5)各线芯表层处理，清除杂质线芯表层、酒精布擦拭;
6)各线芯套绝缘热缩管、热缩;
7)各线芯套黄腊管;黄腊管超过绝缘处理交接处稍长约1cm;
8)用1mm2铜电缆芯线，锡焊连接屏蔽层;
9)整理线芯、整束电缆线芯，缠绕至电缆端;
10)断开CT端子箱对应电电缆的端子连接片，各线芯绝缘测量,线芯间、线芯对地绝缘应>0.5MΩ。
六．修复后运行前检查及运行后观测
1.修复完成后对电缆绝缘进行测量检查确认合格，电缆绝缘检查合格后对电流互感器线圈绝缘进行绝缘、匝比进行测量，检查测量合格并签字确认。
2. 电流互感器二次电缆绝缘采用500V手摇式绝缘摇表进行检查所有电缆绝缘合格，绝缘阻值在0.52MΩ-0.83MΩ并记录，电流互感器匝比采用专用测试仪进行测试合格并将结果记录。
3.经过改造后正常运行并进行负荷调节，一次电流变化最大至9000多安培。并对电流互感器环境温度和电缆温度进行检测记录，温度在45°至48°之间。一直运行良好，没有出现温度过高等其他现象。
结语
发电机电流互感器的工作参数如果出现偏差会直接影响负荷的变动，保护盘柜的误动等一系列的危害运行，对发电站的设备会造成危害，对电网的波动会造成整个电网质量变差，本案例中由于运行人员巡检中及时发现安全隐患，并通过分析处理，避免了因互感器二次电缆故障引起保护误动作从而导致机组停机运行事故的发生。电气设备的安装调试和运行，需要通过不断的汲取经验，不断的改进，才能使设备长期稳定、安全的运行。
参考文献
[1]黄建平、刘莹.电流互感器常见故障分析 2017
[2]徐伟宏、李晋宁、徐为立.电流互感器、电压互感器故障处理方法分析与研究 2018
[3]林丙鑫.电流互感器变比检查试验 2019
[4]程时、张洋、辛思奇、张楠. 电流互感器的特点及故障分析2020