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互感器運行維護及故障處理問題的探討

文檔作者：張珂磊文檔來源：新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)局額河水電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-02-26
作者簡介：張珂磊（1969-），男，工程師，從事電氣維修工作。
互感器運行維護及故障處理問題的探討
張珂磊
（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)局額河水電有限公司，新疆阿勒泰836000）
摘要：互感器是電力系統(tǒng)重要設(shè)備之一，在各個行業(yè)中都有應(yīng)用，但在運行的過程中由于各種原因引起的故障時
有發(fā)生，威脅著電網(wǎng)的安全運行，也造成嚴重的損失。本文將對互感器出現(xiàn)的故障事例進行分析，總結(jié)出相應(yīng)的故障
處理方法。并采取了相應(yīng)的措施,使其安全、可靠的發(fā)揮作用。
關(guān)鍵詞：互感器；發(fā)熱；預(yù)防性試驗；氫氣
中圖分類號：TM45 文獻標識碼：B 文章編號：1672-5387（2015）05-0039-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.05.013
1 引言
互感器是電力系統(tǒng)中提供測量保護的重要設(shè)
備，它將高電壓、大電流變?yōu)闃藴实牡碗妷?、小電流?
使測量儀表標準化小型化，同時起到電氣隔離作用。
本廠（額河水電公司）有多種型號互感器，隨著發(fā)供
電量的日益增加，故障的發(fā)生率也增加了。
2 具體事例
2.1 例1
2014 年04 月08 日，我廠35 kV 變電所發(fā)生一
起母線電壓互感器（型號JDJJ2-35）一次側(cè)三相熔
絲熔斷的故障，事發(fā)時伴有7 級風及較強雷電，事后
檢查，B 相電壓互感器一次繞組燒損，中性點有放電
現(xiàn)象，其他兩相電壓互感器正常，更換B 相電壓互
感器及三相高壓熔絲后，電壓互感器又恢復正常運
行。
2.1.1 事故原因分析
（1）產(chǎn)品質(zhì)量問題。產(chǎn)品絕緣工藝不過關(guān)，使電
壓互感器內(nèi)部放電或發(fā)熱，導致絕緣老化擊穿。
（2）產(chǎn)品老化問題。已使用13 年，設(shè)備絕緣性能
下降。
（3）過負荷。變電所剛經(jīng)過改造，增加了新設(shè)備，
二次負荷有所增大，負載電流超過額定值，造成繞組
發(fā)熱，尤其是在電壓高于額定電壓情況下，內(nèi)部發(fā)熱
更加嚴重，同時該系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng)，
一次側(cè)電壓在運行中容易發(fā)生偏斜，當某相出現(xiàn)高
電壓時，該相電壓互感器更加容易發(fā)生燒毀。
（4）過電壓。故障發(fā)生時有7 級風及較強雷電，
因此不排除過電壓燒損設(shè)備的可能，正常時，電壓互
感器感抗相等。中性點電壓為零。當線路因斷線、雷
擊等原因產(chǎn)生單相接地故障時，接地相對地電壓接
近于零。非故障相對地電壓上升到姨3 倍，導致中
性點位移對地電壓升高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對稱性遭
到破壞，造成電壓互感器燒毀。
2.1.2 事故處理措施
（1）更換新電壓互感器。
（2）在電壓互感器中性點串接消諧裝置，開口三
角處安裝阻尼電阻，雷擊時，性能良好的消諧器通常
能有效防止電壓互感器燒損故障的發(fā)生。
（3）二次側(cè)加裝3～5 A 的小型空氣開關(guān)，避免
短路燒毀互感器。
（4）復核二次負載，重新配備高壓熔斷器。當發(fā)
生雷電時，在架空線路上，雷電形成侵入波，由于安
裝在電壓互感器尾部的消諧裝置不能限制入口電容
的沖擊電流，此時就靠熔絲本身的抗沖擊電流的通
流能力，會先將電壓互感器高壓熔絲熔斷，從而保護
電壓互感器的安全。
2.2 事例2
我廠110 kV 開關(guān)站電流互感器（型號：
LCWB6---110NW）出廠日期1999 年1 月，2000 年
12 月投入運行，2001~2009 年間，共18 臺互感器金
第38 卷第5 期水電站機電技術(shù)Vol.38 No.5
2015 年05 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station May.2015 39
屬膨脹器油位異常上升，并發(fā)生2 臺電流互感器金
屬膨脹器頂開現(xiàn)象，檢驗中發(fā)現(xiàn)互感器油中所含氫
氣超標，其他氣體值正常，絕緣均無擊穿，無放電現(xiàn)
象。
2.2.1 氫氣產(chǎn)生的途徑
根據(jù)以上現(xiàn)象對油中氫氣來源進行了分析，互
感器油中最有可能產(chǎn)生氫氣的途徑有3 種：
（1）互感器受潮，水分的電解及與鐵的化學反應(yīng)
油中存在水分時，在電場作用下，水分將發(fā)生電
解產(chǎn)生氫氣（2H2O =
電解
2H2+O2），水分與鐵也可發(fā)生反
應(yīng)而產(chǎn)生氫氣4H2O（g）+3Fe =
高溫
4H2+Fe3O4。
（2）烷烴的裂化反應(yīng)
絕緣油主要由烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成，烷烴
的熱穩(wěn)定性很差，當設(shè)備發(fā)生故障引起過熱或高溫
時，烷烴在高溫下會發(fā)生裂化，轉(zhuǎn)變成小分子烷烴、
不飽和烴及氫。
（3）金屬膨脹器。金屬膨脹器加工和焊接時吸收
氫氣，在運行中釋放氫氣，同時，金屬膨脹器由不銹
鋼合金制成，合金中鎳是一種加氫和脫氫催化劑，環(huán)
烷烴中有一種成分叫環(huán)己烷，在電場作用下發(fā)生脫
氫反應(yīng)，1 mol 環(huán)己烷可生成3 mol 氫氣，1 mol 氫氣標
準狀態(tài)體積是22.4 L，1 mol 環(huán)己烷的體積為0.108 L，
氫與環(huán)己烷的體積之比為22.4×3/0.108=622 倍，可
見，只要油中存在極少的環(huán)己烷，就可能出現(xiàn)氫濃度
高的現(xiàn)象。
2.2.2 事故原因分析
因原因相同，以110 kV 1 號主變電流互感器為
例進行分析。根據(jù)氫氣產(chǎn)生的原因，對該互感器進行
了多項試驗，來查找原因。
（1）排除絕緣受潮的可能性
高低壓繞組絕緣均在5 000 MΩ 以上，末屏對
地絕緣2 000 MΩ 以上，主絕緣tgδ 為0.1，絕緣油
擊穿電壓49 kV，微水測量也基本為零，以上數(shù)據(jù)均
符合《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定，與初始數(shù)據(jù)
相比無顯著變化，所以絕緣受潮的可能性可以排除。
（2）排除烷烴的裂化反應(yīng)
當設(shè)備發(fā)生故障引起過熱和高溫時，必然會伴
隨一些其他氣體的產(chǎn)生，如H2、CH4、C2H4、CO、CO2
等，油色譜分析只有氫氣含量高，而其他特征氣體很
低。隨后的直流電阻測試和耐壓試驗也證實了設(shè)備
的完好。
綜上所述，大量的互感器單氫超標現(xiàn)象與環(huán)己
烷的脫氫反應(yīng)最為吻合。金屬膨脹器是用不銹鋼合
金制成，其主要成分是鎳，產(chǎn)氫反應(yīng)具備了條件。
為什么同一批次的互感器有的單氫超標，有的
卻不明顯，甚至正常，因為環(huán)己烷屬氫餾分，在油中
分布不均勻，上部最多，中部次之，低部最少，產(chǎn)品注
油時，油罐中底部的油環(huán)己烷最少。
2.2.3 事故處理措施
（1）選用環(huán)己烷少、閃點高的克拉瑪依產(chǎn)45 號
絕緣油。
（2）延長脫氣時間，對油罐上部的絕緣油進行脫
氣處理。
（3）換油及脫氣處理。
（4）嚴格控制注油速度，杜絕游離氣體的存在。
15 臺設(shè)備在1~2 次的處理后，氫氣超標現(xiàn)象逐
年減輕，損壞設(shè)備更換為LVB-110W3 型電流互感
器。
3 日常的檢修維護
互感器在運行中巡視檢查應(yīng)按規(guī)定周期進行，
并按《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定周期進行定期
預(yù)防性試驗，同時，多種試驗進行配合，進一步提高
診斷的有效性和準確性。巡視檢查和預(yù)防性試驗中，
會發(fā)現(xiàn)互感器一些異常和缺陷，必須及時處理和消
除，避免事故發(fā)生。
3.1 巡視檢查中異常處理
3.1.1 電壓互感器的故障處理
（1）電壓三相指示不平衡：一相降低，另兩相正
常，線電壓不正常，或伴有聲、光信號，可能是保險損
壞。
（2）中性點非有效接地系統(tǒng)中：三相不平衡，可
能是諧振，或受消弧線圈影響。
（3）高壓保險多次熔斷：內(nèi)部絕緣損壞，層間和
匝間故障。
（4）中性點接地，電壓波動：若有操作是諧振，沒
有操作是內(nèi)絕緣損壞。
（5）電壓指示不穩(wěn)：接地不良，及時檢查處理。
（6）電壓互感器回路斷線：退出保護，檢查保險
并更換，檢查回路。
（7）電容式電壓互感器的二次電壓波動：可能是
二次阻尼配合不當。二次電壓低，可能接線斷或分壓
器損壞。二次電壓高，可能是分壓器損壞。
40 水 電 站 機 電 技 術(shù) 第38卷
（8）聲音異常：電磁單元電抗器或中間變壓器損
壞。
3.1.2 電流互感器的故障處理
（1）電流互感器過熱，可能是一次端子內(nèi)外接頭
松動，一次過負荷或二次開路，應(yīng)立即停運。
（2）互感器產(chǎn)生異音，可能是有電位懸浮、末屏
開路及內(nèi)部絕緣損壞，二次開路，螺栓松動，應(yīng)立即
停運。
3.1.3 巡視中互感器應(yīng)停用的情況
當巡視中發(fā)現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)立即將互感
器停用。
（1）電壓互感器高壓熔斷器連續(xù)熔斷2～3 次。
（2）互感器有嚴重放電現(xiàn)象，高壓套管嚴重裂紋、
破損時，澆注絕緣互感器表面裂紋放電時。
（3）互感器內(nèi)部有嚴重異音、異味、冒煙或著火。
（4）互感器本體或引線端子嚴重過熱時。
（5）電流互感器末屏開路，二次開路，電壓互感
器接地端子N（X）開路，二次短路，不能消除時。
（6）膨脹器永久變形，或壓力釋放裝置沖破或互
感器嚴重漏油。
（7）電容式電壓互感器電容單元出現(xiàn)滲漏油。
3.2 預(yù)防性試驗缺陷處理
3.2.1 互感器進水受潮
（1）主要表現(xiàn)。繞組絕緣電阻下降，介損超標或
絕緣油指標不合格。
（2）原因分析。產(chǎn)品密封不良，絕緣受潮，以老型
互感器為多，通過全密封改造后可改觀。
（3）處理辦法。應(yīng)對互感器進行器身干燥處理，
如判斷為輕度受潮，可采用熱油循環(huán)干燥，如判斷為
嚴重受潮，則需進行真空干燥。對非全密封互感器，
加裝金屬膨脹器改為全密封。
3.2.2 絕緣油油質(zhì)不良
（1）主要表現(xiàn)。絕緣油介損超標，含水量大，簡化
分析項目不合格，如酸值過高等。
（2）原因分析。劣質(zhì)油進入系統(tǒng)，或運行維護中
對互感器原油的產(chǎn)地、牌號不明，未做混油試驗，盲
目混油。
（3）處理辦法。新設(shè)備質(zhì)量問題，返廠處理，通過
試驗確認，僅器身表面污染，可換油處理，如嚴重污
染器身，則應(yīng)更換器身全部絕緣，必要時更換一次繞
組導體。投運多年老產(chǎn)品，可視情況采用換油處理或
進行油凈化處理。
3.2.3 油中溶解氣體色譜不良
（1）主要表現(xiàn)。產(chǎn)品在運行中出現(xiàn)氫或甲烷或總
烴單項含量超過注意值。
（2）原因分析。對氣體組分含量超過注意值的產(chǎn)
品要作具體分析，對于氫單項超過注意值的與金屬
膨脹器除氫處理不夠，鎳的脫氫反應(yīng)及內(nèi)部涂漆工
藝不當有關(guān)，當氫含量增長較快時，則應(yīng)給予注意。
甲烷單項過高，可能是絕緣干燥不徹底或老化所致。
對于總烴含量高的互感器，應(yīng)分析烴類氣體的成分，
進行缺陷類型判斷，并通過電氣試驗進一步確診。當
出現(xiàn)乙炔時應(yīng)充分重視，因為它是反映放電故障的
主要指標。
（3）處理辦法。視情況補做有關(guān)電氣試驗，如一
次繞組直流電阻測量、高壓下介損、局部放電測量等
進一步判斷故障性質(zhì)和確定故障部位。非故障性質(zhì)，
進行換油處理或脫氣處理。懸浮放電或電氣接觸不
良，原因是電流互感器繞組引線連接螺栓松動或外
部引線接觸不良、電壓互感器鐵芯穿芯螺桿電位懸
浮放電等，可進行相應(yīng)處理。如確認為絕緣故障，則
必須進行解體檢修，必要時返回制造廠處理。
3.2.4 局部放電量超標
產(chǎn)品制造工藝不良、絕緣處理不當?shù)认忍煨匀?
陷引起，也可能與運行中承受過電壓、過電流造成絕
緣受損有關(guān)，一般應(yīng)進行解體檢修，必要時返廠處
理。如為注油工藝不良，油中存在大量氣體，絕緣油
中氣泡在電場作用下發(fā)生局部放電則可采用現(xiàn)場脫
氣處理。
3.2.5 電容式電壓互感器介損超標
當電容式電壓互感器電容分壓器的10 kV 下的
介損超標時，可提高至額定電壓下復試，當試驗值符
合規(guī)程要求時，可繼續(xù)投運，否則應(yīng)退出運行。
4 結(jié)束語
運行中，互感器不可避免出現(xiàn)各種問題，通過巡
視檢查及設(shè)備預(yù)防性試驗，能及時發(fā)現(xiàn)異常和缺陷，
本文通過實例闡述了處理這些異常和缺陷方法。
參考文獻：
[1]電力行業(yè)電廠化學標準化技術(shù)委員會.電力用油、氣質(zhì)量、試
驗方法及監(jiān)督管理標準匯編[M].北京：中國電力出版社，2002.
[2]丁國成.互感器原理、試驗方法、運行維護及典型缺陷分析
[Z]，2010.
張第5 期 珂磊：互感器運行維護及故障處理問題的探討 41

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