近年來(lái)，干式高壓電流互感器因其具有無(wú)瓷、無(wú)油（變壓器油）、無(wú)氣（SF6）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及無(wú)滲漏、維護(hù)工作量小、絕緣特性好等優(yōu)良的特性，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。筆者針對(duì)發(fā)生在變電所一臺(tái)110kV干式高壓電流互感器爆炸事故暴露出的安全運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)，提出了事故預(yù)防措施，將有助于干式高壓電流互感器在電網(wǎng)中穩(wěn)定、安全運(yùn)行。
1干式高壓電流互感器結(jié)構(gòu)
發(fā)生事故的干式電流互感器型號(hào)為L(zhǎng)RGBJ2－110 2×300/5A，2006年9月生產(chǎn)，2007年6月投運(yùn)。該型號(hào)干式高壓電流互感器主要由一次繞組、二次繞組、箱體、硅橡膠傘裙等組成。一次繞組由一次導(dǎo)體、接線端子、剛性骨架、絕緣層、電容屏、外護(hù)套硅橡膠傘裙及地屏引出線構(gòu)成。一次導(dǎo)體為銅絞線，可以通過(guò)互感器頂部聯(lián)接板進(jìn)行串并聯(lián)選擇，一次導(dǎo)體穿過(guò)剛性骨架與接線端子連接。剛性骨架是用不導(dǎo)磁的鋼管彎成U字型。絕緣層由聚四氟乙烯薄膜帶纏繞而成。電容屏用金屬箔鋪設(shè)在絕緣層上作為極板，兩者多次包繞形成同軸圓柱形電容結(jié)構(gòu)，使沿徑向和軸向的電場(chǎng)分布均勻，提高一次繞組的擊穿電壓和沿面放電電壓。外護(hù)套及硅橡膠傘裙構(gòu)成一次繞組的外絕緣。
地屏引出線與最末一層電容屏相連，用銅編織線引出并與地電位連接。二次繞組繞在環(huán)形鐵心上，套裝在一次繞組。箱體即是作為整個(gè)電流互感器的支撐，又嵌裝二次繞組，可防止風(fēng)、沙、雨、雪的侵蝕和機(jī)械損傷。
2事故情況簡(jiǎn)介
2007年12月29日上午7點(diǎn)40分，某110 kV變電所1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)了110 kV線路開(kāi)關(guān)、10 kV主變開(kāi)關(guān)；110 kV I段母線失電，該110 kV變電所全所失電。事故發(fā)生時(shí)，天氣狀況為多云，系統(tǒng)無(wú)任何操作。
2.1爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)檢查
事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，110 kV橋開(kāi)關(guān)C相干式高壓電流互感器發(fā)生爆炸，爆炸后設(shè)備狀況，事故現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象有：①干式高壓電流互感器箱體炸裂，10 m外有長(zhǎng)寬約為15 cm×12 cm箱體碎塊，四周散落著燒黑了的聚四氟乙烯薄膜，流變下方有滴濺著硅油；②干式高壓電流互感器P1側(cè)第10、11個(gè)和第5個(gè)硅橡膠傘裙，P2側(cè)第6個(gè)和第18、19個(gè)硅橡膠傘裙有炸傷爆突現(xiàn)象；③電流互感器P1側(cè)箱體與傘裙連接法蘭受爆炸力擠壓上升，該法蘭正下方一次導(dǎo)體外絕緣層已經(jīng)爆炸燒損至接近剛性骨架；④二次繞組線圈已經(jīng)松散，接線端子盒已經(jīng)炸開(kāi)，部分繞組二次接線從二次絕緣端子處斷開(kāi)；但電流互感器末屏外引接地端依然和外殼可靠連接，檢查電流互感器二次外回路無(wú)異�，F(xiàn)象；⑤橋開(kāi)關(guān)流變A、B兩相，除B相因靠近C相受爆炸影響，二次電纜松脫之外，其他均無(wú)異常現(xiàn)象。
2.2電氣試驗(yàn)檢查
電氣檢查試驗(yàn)內(nèi)容包括發(fā)生爆炸的C相電流互感器二次繞組通回路檢查，A相、B相電流互感器絕緣電阻、介質(zhì)損耗及電容量測(cè)量、局部放電測(cè)量、工頻耐壓試驗(yàn)、局部放電測(cè)量。
2.3解體檢查
根據(jù)試驗(yàn)的檢查情況，選用局部放電量相對(duì)增長(zhǎng)較快的B相電流互感器和事故電流互感器進(jìn)行解體檢查，B相電流互感器解體檢查結(jié)果為：主絕緣的聚四氟乙烯薄膜帶潔白，包扎緊密，沒(méi)有松動(dòng)，金屬電容邊沿整潔，沒(méi)有放電引起的異常電蝕，尺寸無(wú)位移，地屏編制軟銅絞線和端部銅片均無(wú)異常。
發(fā)生爆炸的C相電流互感器解體檢查結(jié)果如下：
（1）C相干式高壓電流互感器P1側(cè)第11、10個(gè)和第5個(gè)硅橡膠傘裙，P2側(cè)第6個(gè)和第18、19個(gè)硅橡膠傘裙發(fā)生絕緣擊穿，具體從第3、4主屏發(fā)生擊穿至硅橡膠傘裙炸傷爆突，并撐破外絕緣傘裙。
�。�2）電流互感器P1側(cè)箱體法蘭正下方絕緣擊穿點(diǎn)，絕緣損傷最為嚴(yán)重，解體發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)絕緣由第1屏擊穿至末屏，原纏繞在外側(cè)的聚四氟乙烯薄膜帶和金屬箔從擊穿點(diǎn)向兩側(cè)外翻。地屏編織軟銅絞線閃弧后在硅橡膠上生成的龜裂狀炭化燒傷。
�。�3）對(duì)比C相和B相電流互感器相應(yīng)位置，絕緣擊穿最為嚴(yán)重的地方即為地屏線端部銅片與末屏連接處。解體時(shí)，沒(méi)有在一次繞組U字型骨架上發(fā)現(xiàn)地屏線端部銅片，而是在從現(xiàn)場(chǎng)回收的爆炸殘留物中找到。該銅片從銅片中部的焊接點(diǎn)對(duì)半燒熔，且也已不存在銅片與地屏編織軟銅絞線焊接點(diǎn)。
（4）仔細(xì)觀察互感器電容屏各絕緣層，特別是底部的末屏位置，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)互感器有內(nèi)部受潮現(xiàn)象。
3事故原因分析判斷
根據(jù)上述的檢查結(jié)果，可對(duì)此次干式高壓電流互感器做出推斷如下：
�。�1）天氣為多云，無(wú)雷暴現(xiàn)象，且系統(tǒng)無(wú)任何操作，110 kV I段母線避雷器無(wú)動(dòng)作記錄，排除爆炸事故由過(guò)電壓引起的可能性。
�。�2）事故時(shí)電流互感器處于熱備用狀態(tài)，設(shè)備并無(wú)一次電流通過(guò)，設(shè)備二次外回路并無(wú)異常，電流互感器末屏接地引出線與地電位可靠連接，排除事故由接線錯(cuò)誤或施工不當(dāng)引起的可能性。
�。�3）從地屏端部銅片對(duì)半燒熔現(xiàn)象，地屏編織軟銅絞線閃弧后在硅橡膠上生成的龜裂狀炭化燒傷，說(shuō)明地屏端部銅片附近是整個(gè)爆炸事故的起始閃弧位置。
（4）電流互感器P1側(cè)第10、11個(gè)和第5個(gè)硅橡膠傘裙，P2側(cè)第6個(gè)和第18、19個(gè)硅橡膠傘裙均從第3、4主屏開(kāi)始向外絕緣爆突，并撐破硅橡膠傘裙，其原因是末屏端部絕緣擊穿，造成一次繞組對(duì)箱體外殼放電，生成很大能量，向兩側(cè)擠壓纏繞在外側(cè)的聚四氟乙烯薄膜帶，引起外側(cè)的聚四氟乙烯薄膜帶向兩側(cè)外翻，并推動(dòng)第3、4主屏向兩側(cè)移動(dòng)，在相對(duì)應(yīng)的硅橡膠傘裙位置，造成位移變形，場(chǎng)強(qiáng)畸變，引起絕緣擊穿。末屏端部位于P1側(cè)法蘭正下方，流變箱體內(nèi)，該點(diǎn)第1主屏與末屏絕緣擊穿后，對(duì)流變箱體直接放電，生成巨大能量，在箱體內(nèi)形成巨大壓力，是造成該電流互感器爆炸的直接原因。
（5）仔細(xì)檢查地屏端部銅片和銅編織線結(jié)構(gòu)，認(rèn)為該產(chǎn)品地屏線存在兩點(diǎn)缺陷，而此缺陷均可能會(huì)引發(fā)相應(yīng)位置放電量逐漸增加，絕緣損傷，產(chǎn)生火花放電而導(dǎo)致絕緣擊穿：①末屏在引出時(shí)，制造廠為防止主絕緣密封不良銅編織線撕成網(wǎng)狀，此網(wǎng)狀的銅編織線易在生產(chǎn)擠壓過(guò)程斷線，發(fā)生局部斷裂；②末屏引出線與銅箔焊接采用錫焊結(jié)構(gòu)，在錫焊過(guò)程中，易造成表面不平整或形成虛焊，另外錫熔點(diǎn)低（錫熔點(diǎn)為232℃），溫度過(guò)高時(shí)錫熔化，引線與銅箔脫開(kāi)也會(huì)造成末屏開(kāi)路。
4防范措施
�。�1）互感器廠家在制造過(guò)程中工藝缺陷是該次事故的直接原因，此事故發(fā)生后，需督促?gòu)S家對(duì)生產(chǎn)流程中工藝不易控制的環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，從生產(chǎn)人員、材料選擇以及工藝選用上加強(qiáng)管理。末屏引出線與銅箔的焊接結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)，建議可以采用表面更為光滑的壓接結(jié)構(gòu)，消除工藝缺陷。銅編織線宜選用更為堅(jiān)韌的材料或結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)。
（2）干式高壓電流互感器向來(lái)被認(rèn)為無(wú)油、無(wú)瓷、無(wú)氣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而具有防火、防暴的優(yōu)點(diǎn)，但從此次事故暴露出，干式電流互感器箱體防爆的性能仍為該類(lèi)互感器事故預(yù)防的空白點(diǎn)。箱體內(nèi)密集二次線圈，二次接線端子，末屏引出線通道，并非無(wú)產(chǎn)生高壓絕緣擊穿的可能。而箱體沒(méi)有壓力釋放通道，絕緣擊穿后生成巨大能量的釋放存在爆炸的威脅。建議需重新審查該類(lèi)設(shè)備防爆性能，有必要在箱體上設(shè)計(jì)壓力釋放方式。
（3）對(duì)已在網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的同型號(hào)、同批次產(chǎn)品干式高壓電流互感器進(jìn)行普查，試驗(yàn)測(cè)量電流互感器的介損和電容量，對(duì)介損有偏大或電容量與出廠偏差達(dá)5％需重點(diǎn)查明原因，逐個(gè)排除隱患，并加強(qiáng)設(shè)備的遠(yuǎn)紅外測(cè)溫，必要時(shí)加強(qiáng)干式電流互感器末屏電流監(jiān)測(cè)。
5結(jié)語(yǔ)
干式高壓電流互感器作為一種新型的高壓電流互感器在維護(hù)工作量和電氣性能等方面均具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，該次事故反映出干式高壓電流互感器作為新設(shè)備暴露出的工藝環(huán)節(jié)上疏漏，此事故屬于設(shè)備制造工藝缺陷，并非原理缺陷。接受該次教訓(xùn)，通過(guò)工藝的改進(jìn)，將更有利于干式高壓電力互感器在電網(wǎng)系統(tǒng)更為廣泛應(yīng)用。 |
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