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一起电流互感器介损超标故障的分析


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评论(0)|2017-05-19|发布:杜蘅相 |收藏

  摘 要:110kV油纸绝缘电流互感器的介损试验能够有效地发现绝缘的受潮,油或浸渍物脏污或劣化变质以及绝缘中气隙发生放电等。受粒子运动和粒子极化效应的影响,设备的绝缘发生异常时,粒子的运动和效应变得较为明显,使得介质损耗的测量数值偏大,本文通过一系列现象的分析,确定了各种粒子效应的存在对介质损耗因数的影响情况。

  关键词:介质损耗;额定电压下的介损试验;带电粒子; Garton效应
  
  本文主要针对所辖电网中110kV电流互感器设备的tanσ超标问题展开讨论,出现问题的该组设备均系某厂家1998-2004年期间所生产。按照《国家电网公司输变电设备状态检修》试验规程(以下简称状检规程)的相关要求当tanσ的测量值超过0.8%时,状态评价为严重状态,当tanσ的增量超过30%状态评价为异常状态。对于CT介损已经超过状检规程的要求,并且根据状检规程:如果测量值偏大或增量偏大,可以通过额定电压下的介损试验,测量介质损耗因数与测量电压之间的关系曲线确定其绝缘状况。
  1 事故调查
   2010年4月8日,春检例行试验中发现某110kV变电站110kV电流互感器主屏介损值超标(遵照状检规程2008年版110kV等级CT主屏的tgδ%≤0.8%),与上一周期对比有明显增长,试验数据详见 (表1) ,但两周期内CT的绝缘电阻(见表2)数据比较,都在规程范围内,绝缘状况良好。随后将故障相CT本体油样取回进行油色谱、微水、油介损试验,试验结果证明该CT油品质量是合格的。 (见表3-4)
  
  通过对表1的数据进行分析,表明A、B相主屏介质损耗超标,于是对末屏介质损耗进行了测试,结果均正常,状检规程标准为tanδ≤1.5%))。同时发现, 在4月8日的试验数据中出现的不同时间下tanδ是变化的,设备刚停运不久的tanδ和停运5小时左右后的tanδ,增量尽然高达36.2%。而现场试验温度变化不大,排除了温度的影响。不同时间下tanδ数据的增量,首先表明了介质损耗粒子性影响的存在,同时变化过大又说明在油品试验合格的情况下,固体绝缘中的老化问题造成的纤维素等粒子的存在影响了tanδ的测量。
  
  从以上试验数据,可以进行初步的分析,油色谱数据反映出两只故障相CT的油品质量合格,且试验数据与上周期相比较,没有明显变化,即:CT内部没有发生低能量的放电现象,没有出现密封不严绝缘受潮现象。
   在此次设备问题发现之前,该间隔CT中,即和现有A、B两相为同型号的LCWB6-110W2的C相,已经由于介质损耗试验数据不合格将其更换,现有C相型号为LB6-126GYW2的CT为更换后的CT。
   在2007年3月16日的试验中,当时故障相C相的介质损耗试验数据见表5:
  
  针对介质损耗超过标准限值的问题,考虑进行额定电压下的介损试验,用来排除粒子的存在对tanσ的影响,并且在状检规程中也明确指出,当发现介损试验数据存在问题时,要进行额定电压下的介损试验。于是对A、B两相进行了额定电压下的介损试验,具体试验数据见表8。并将测试数据进行了整理,绘制曲分析线图,详见图1和图2. 通过曲线图1、2不难看出,介质损耗随着所加试验电压的升高而降低,同时粒子效应从外施电压为20kV开始,这属于Garton效应的一种现象解释,又存在绝缘老化时纤维素在高电压下的聚合现象,具体的解释,在下边的原因分析中都将做仔细说明。但介损始终处于标准范围之上。通过计算介质损耗变化率增量发现,结果远远超过标准中规定的±0.003。
  
  2 原因分析
   当发现tanσ超标问题,在排除电场、磁场、空间T型网络的干扰和外部脏污等问题后,对于试验数据本身就可以下结论了,这里主要有两个方面进行分析,一方面Garton效应,另一方面是粒子效应。
  (1)介质中存在Garton效应:因为介质中存在带电粒子,在较高电场的作用下,粒子发生极化效应,使得原来离散于介质中的粒子发生了极化,如图3,粒子分布在了介质的两级,从而影响了交流电场下介质损耗的有功分量的通路如图4所示,进而发生了随电压增高介质损耗降低的现象。油纸绝缘中,这种粒子的离散性和在较高电场下的极化在相关文献和经验中已经得到了证实,即对刚停运的设备立即做介质损耗试验的试验数据要比设备停运几小时后的试验数据小(表一设备刚停和停了几小时复测的试验数据的对比,差距较大,从侧面说明了粒子影响很大),这也要求停运较长时间的设备,要先进行1到2小时工作电压下的耐压试验,排除这种粒子极化效应的影响,才能使得试验数据更加较为真实的反映出设备的状况。
   (2)即从离子的角度讲,存在在较高的电场作用下,油中胶体型带电粒子在在交变工作电场作用下的运动受到纸纤维阻拦,而这种阻拦有随电场强度增加而更明显的规律。因此,含有胶体型带电粒子的油的损耗因数随电场强度提高减小得多;由于胶体型微粒包括微生物等有时会存在于油品中,而在常规的加热滤油等措施下,无法将其滤除,因为其粒子直径要小于滤纸的孔径,考虑到在这种粒子效应的存在会影响的介质损耗的大小,我们进行了额定电压的试验。但试验结果介质损耗虽有所下降,但依然超过了规程中要求的标准限值。
   (3)由于绝缘内部老化问题的出现,固体绝缘中伴随着老化产生的纸纤维,随着电压的升高,纸纤维发生聚合,使得随粒子发生碰撞聚合的起始电压开始(由图1、2可知),粒子数目又发生逐步减少的现象,进而出现介质损耗出现下降的趋势。
  
  3 结论
   通过对一系列可能存在的问题进行了分析,排除了各种干扰的影响,可以断定试验设备存在以上问题,应该对其进行更换,防止其长时间运行在设备绝缘加速劣化的过程中发生事故,要坚决防患事故于未然,保证电网的可靠。
  针对高压介损试验的各种影响因素,要进行综合分析:
  (1) 在常规介质损耗试验中发现tanσ不符合规程要求时,要进行额定电压下的介损试验,在排除各种干扰后,方能断定设备是否异常。
  (2) 设备停运后,应尽快对其进行介损试验,如果长时间未投运的设备,应在进行介质损耗试验前,进行1到2小时的耐压试验。
  (3) 由于互感器等设备的小容量特性,虽然油品质量没有发现问题,但其介质损耗试验所发现的潜在缺陷依然要给予非常高的重视。
  (4) 微观理论下的介质的粒子特性,能够较为全面和准确的解释介质损耗值的各种变化以及趋势,对于工程试验人员也有很大的帮助,能够分析出设备潜在的危害和试验数据表征出的现象本质。
  
  4 防范措施
  (1)判断出设备出现老化、劣化、受潮等现象要仔细分析其中原因,排除固有粒子的影响,如极化、胶体粒子引起的增大或减小外,对于依旧存在的试验数据超过标准限制的设备要给予足够的重视,防止劣化现象蔓延导致电网设备的安全性受到威胁。
  (2)发现绝缘出现劣化的设备要尽早处理和更换,对于绝缘损坏的现状要尽早的有预见性,随着绝缘的劣化,电压的畸变的影响越来越大,需要及早处理和更换。
  
  参考文献:
  【1】 C.G.Garton, Dielectric Loss in Thin Films of Insulating Liquids, Journal of IEE, Vol.88, No.23, 1947, pp, 23-40.
  【2】李建明、朱康等,高压电气设备试验方法[M].中国电力出版社,1984.
  【3】国家电网公司 输变电设备状态检修试验规程 2008.04
  【4】左文启等,Garton效应对膜纸复合绝缘电容器介损测量值的影响及对策[J]
  【5】陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].水利电力出版社, 1994.
  
  作者简介:
  马龙,男,1984年7月生,助理工程师,华北电力大学工学学士学位,目前从事高压试验工作。


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系统分类:统计学 >> 综合研究

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