汪红平
深圳供电局有限公司
摘要：电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途，是电力系统最重要的设备之一。本文对油浸式电流互感器不同故障原因试验进行分析，以供参考。
关键词：油浸式；电流互感器；故障原分析
引言
油浸式电流互感器作为110kV及以上骨干电力网中最常用的类型，故障频发。近五年来，国网电力有限公司管辖范围内接连发生多起油浸式电流互感器膨胀器冒顶、喷油，甚至爆炸、起火燃烧等恶性事故。
1概述
不断增长的能源需求和极高的可靠性要求促进了电力设备绝缘诊断技术的发展。近几十年来，频率电介质谱(FDS)已被广泛用于电力设备的绝缘诊断，包括电力变压器，电力电缆和套管以及油浸式电流互感器(CT)。作为电力基础设施的关键组成部分，尽管油浸式电流互感器起着保护和测量的作用，但它几乎没有任何本地或远程保护。220kV油浸式CT从电气试验，油中气体分析溶解气体数据异常情况，发现互感器根部绝缘不良，导致放电现象。油浸式CT进行温升试验，局部放电检测能发现绝缘缺陷。采用超电频局部检测法，提取由局部放电产生的300～3000Hz范围的电磁波信号。脉冲电流法的检测原理对油浸式CT进行研究，分析由局部放电脉冲电流形式的缺陷。可以看出高压CT的失效已成为全世界公用事业普遍关注的问题。从油浸式电流互感器工程应用的角度，分析其常见的故障，主要包括以下3种故障情况:(1)在额定负载循环下，油浸式电流互感器发热老化故障;(2)油浸式电流互感器绝缘故障问题;(3)密封受潮等故障。
2电流互感器内部绝缘
电力系统中电流互感器是电网中的重要电气设备，根据电磁感应原理将一次大电流转化为二次的小电流供继电保护、测控、计量等使用，是一次系统和二次系统之间联系的桥梁，它的正常运行关系着电力系统继电保护等功能能否的正确动作。近年来，随着电流互感器运行年限的不断增加，电流互感器内部绝缘出现老化情况也越来越多，故障初期往往出现过热情况，若不加以注意，故障将会进一步发展成放电故障，严重的话可能导致电流互感器发生爆炸起火，严重影响电网的正常运行，绝缘油色谱分析方法可以在设备不停电的情况下发现电流互感器内部存在的运行缺陷，结合高压电气试验可进一步判断故障类型，及早发现处理，能有效避免设备事故发生。
3原因分析
二次接线板采用绝缘材料浇筑而成，打开二次接线板测量，接线板直径为150mm，厚度为30mm。在接线板内侧的平面上安装有黑色O形密封圈，用于对电流互感器内部的绝缘油进行密封。接线板内外对应的每一个二次接线端子都通过一根两端带内螺纹的铜棒浇筑在绝缘板上，以实现接线板内外电气回路的导通。二次接线板内侧及各绕组接线情况如图2所示。仔细检查发现，位于二次接线板内侧用于固定第六个二次绕组6S2端子的紧固螺栓处于松动状态，弹簧垫圈未受到压紧力的作用处于自由状态。用手触摸紧固螺栓，有明显的晃动感。用手拨动绕组的引出线线鼻，线鼻可围绕紧固螺栓的螺杆自由转动，绕组引线线鼻没有紧固。
4绝缘故障
主绝缘测量，两个油浸式CT在经过加速老化试验后，相同条件下使用一段时间后，发现两者的绝缘参数发生一定的变化。油浸式电流互感器的绝缘测量一般考虑使用频率电介质光谱仪(FDS)测量，通过分析复介电常数的数据预估固体材料中的水分和油导电率。此外，将在高压下测量的耗散因数与50Hz下的结果进行比较。根据高压耗散因数测试的要求，采用测量工频50Hz时主绝缘的耗散因数。在测试中，测试电压从10kV到145kV，然后下降。选择几个电压点并测量每个电压下的相应耗散因数。FDS诊断可以选择耗散因子的不同曲线意味着固体材料中的不同水分含量，油的电导率反映了单元的老化程度以及由于通常从纤维素和液体降解获得的副产物引起的后续污染。在整个频率范围内，CT1主绝缘的损耗因子远高于CT2，低于100Hz情况下，数值上高于CT2的十倍。此外，CT1的曲线在高频时迅速上升，之后缓慢上升，CT2曲线表现出反转行为。
这种差异可能表明CT1的主绝缘因老化或水分摄入而严重受潮。考虑到这些油浸式电流互感器的运行周期超过17年，可以得出结论CT1的绝缘状况比CT2差得多，CT2可能处于正常老化状态。
5智能检测装置设计
5.1传感器整体设计
传感器结构可分为外壳、PCB板和金属底板三部分。其中PCB板分两层，上层放置中央处理单元、电源和无线模块，下层激光传感器；底部螺纹的长度根据不同的应用环境可更换不同长度，不同孔径的结构件；外壳则保护内部构件并为传感器提供相对稳定环境。在金属膨胀器防护罩中心处安装集合飞行时间测距、红外测温的传感器。在电流互感器膨胀器的保护罩的中间打一个直径为16mm大小的螺丝孔，将传感器平行于膨胀器伸缩方向，并且垂直于膨胀器上表面固定。飞行时间测距传感器测量膨胀器顶部与外护罩顶部之间的距离L，厂家提供的外护罩高度H，通过公式可以得出膨胀器实际高度h＝H－L。红外测温传感器测量膨胀器顶部油温。
5.2中央处理单元
控制测据模块和无线模块，并进行数据处理和传输。文中的设计采用STC公司的STC12C5A60S2作为主要的控制核心，相较于普通51单片相机有以下优点：运算速率大幅提升，对电磁干扰的抵御能力增强且具有丰富的内部资源；芯片的容量大大提高，增加了为60K字节ROM，1280字节RAM；功率损耗低，性价比高，中断优先级四种模式可选；I/O口复用功能多。
5.3 NB-IoT无线通信模块
将数据经过无线通讯方式发送到接收端，频段可配置为488MHz~502MHz。文中系统采用NB-IoT无线通信模组以LCC技术封装，工作功耗，休眠功耗则降到微安级别，AT控制指令且对中文数据协议同样可以连接。NB-IoT采用扩展不连续接收（extendDiscon-tinuousReception，eDRX）模式和省电（PowerSaving）模式，依据运行需要可灵活选择运行模式。DRX不进行连续的信号接收，多数时间处在休眠的状态，监测终端节点同样多处在非工作态，终端定时收集发送报文，完成后处在休眠态。在PS模式，终端注册在网使得信令仍然不通，延长终端驻留时间，从而增加睡眠时间以降低电量损耗。而eDRX模式通过进一步减少不必要单元的接受，从而提升下行可达性。
6预防措施
(1)生产厂家应加强内部管理，不断提高人员责任心，做好产品生产、装配、调试等每一个环节全过程管控，确保产品质量。(2)设备维护单位应做好油色谱的在线、离线试验数据分析及比对工作，发现异常及时处理，确保设备稳定运行。
结束语
电流互感器与过电流继电器的接线形式较多，不同的接线形式反映不同的故障类型，电流互感器的上述接线形式中，对于输电线路的保护设置来说，必须针对不同的故障设置相应的保护形式，使任何故障发生时，都有对应的保护装置动作。
参考文献
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