电流互感器在线监测及故障诊断研究

电流互感器在线监测及故障诊断研究

张 纯

（安徽省电力有限公司检修分公司 安徽 合肥 230000）

摘要：电流互感器在维持电力系统的稳定运行方面有着重要作用，主要执行电力系统中的计量和保护功能，一旦电流互感器出现故障，那么将会引发变电站母线停电，进而造成区域内的大面积断电，可谓影响巨大，会给电力用户及供电系统带来严重的损失。文章对电力互感器在线监测技术和故障诊断进行分析，并提出了电流互感器故障的处理措施，以供参考。

关键词：电流互感器；在线监测；故障诊断

电流互感器在电力系统运行中至关重要，为能及时发现设备内部潜伏性故障，充分应用在线监测技术评估设备状态。首先剖析电流互感器常见的故障类型，对比各类故障的区别；其次提出采用SPM－2型容性设备在线监测装置对电流互感器在线监测，解析该装置的工作原理，并给出应用电流互感器在线监测技术评估设备状态的方法；再者给出电流互感器常见故障的处理措施。
1. 电流互感器常见故障分析

1.1电流互感器绝缘结构被击穿

电流互感器在承受自身在运行过程中产生热量的同时，会受到电流通过、高压环境等影响，温度增高，并且逐渐超越绝缘层的承受范围，绝缘层会由此被击穿产生放电，而电流互感器就会因为温度过高的问题出现故障。

1.2局部放电现象发生

在电力系统的设备运行过程中，局部放电问题是一个亟待解决的问题，因为如果该问题得不到很好的解决，极有可能引发电容芯棒事故。而且，在正常情况下，电流互感器内部的主电容电流分布均匀，所以，不会出现局部放电现象。因此在电流互感器生产过程，电容屏的工艺至关重要，必须保证生产质量，杜绝工艺缺陷或自身结构存在问题的现象，比如说设备内部电容主板不够光滑、绝缘材料无法均匀的缠绕导致电容屏错位或绝缘出现形变的问题，这样一来，会导致了电容无法正常的分布电容电流，出现局部放电现象。

1.3设备内部潮湿

一般而言，电流互感器必须有良好的密封性。如果设备内部有轻微放电故障的出现，会导致密封件的密封效果变差。这样一来，电流互感器内部会出现各种问题，例如潮湿，其原因是水分渗入，蓄积到电容芯棒的底部，未能及时得到去除，从而导致电容芯棒短路而后被击穿，最终可能引发大范围的停电故障。

1.4人为因素影响

要注意人为因素，提升运维检修人员的专业素质。在工作人员对电流互感器进行检修过程中，需要保证操作正确，避免因失误而导致的引线接头松动、注油效果不佳以及二次绕组出现开路等情况，从而导致电流互感器出现放电现象，引发事故。
2. 电流互感器在线监测技术

电流互感器在线监测技术是在电气设备不停电的前提下，实现实时采集设备状态特征量，通过数据分析和比较，能及时发现设备潜伏性缺陷，提升电网稳定、可靠运行水平。本文提出采用SPM－2型容性设备在线监测装置对电流互感器在线监测，该装置在传统监测技术基础上，采用先进的分层分布式系统结构，提升了系统的抗干扰性能及测量的准确性和稳定性。SPM－2型容性设备在线监测装置工作原理如图1所示，具体工作流程如下:

①设备状态量数据采集，通过SPM－2/PT装置将从电流互感器所连接母线段的电压互感器二次侧获取电压数据Un，再通过串联电阻Ｒn将电压变换成电流In;通过SPM－2/CT装置从电流互感器下端末屏引出线处采集设备运行电压下的电流Ix。

②数据同步采集和交互，通过容性设备智能组件IED实现SPM－2/PT和SPM－2/CT2个测量单元同步采集电流互感器监测数据采集。

③特征量获取，将采集到的数据利用快速傅里叶变化FFT后，可输出Un和Ix相对于220V工作电源Us的基波相位Ph(n－s)和Ph(x－s)，读取SPM－2/PT、SPM－2/CT采集数据的相位信息从而得出Ix相对于母线电压Un的相位差Ph，最终得出电流互感器介质损耗tanδ和电容量Cx状态值。经过多年电流互感器在线监测运行经验积累，应用电流互感器在线监测技术评估设备状态的方法如下:经在线监测装置获取的电流互感器介质损耗tanδ和电容量Cx实时状态值，采用“纵比为主，横比为辅”手段进行数据分析，其中“纵比”是指将实时状态值与历史在线监测值比较，“横比”是指与将实时状态值与同电压等级下同类型电流互感器实时在线监测值进行比较。若实时状态值经“纵比”发现数据出现持续增长、突变时，表明电流互感器主绝缘可能存在某种潜伏性缺陷，再通过“横比”比较同间隔下不同相的实时状态值和规程要求的标准值，从而进一步评估该相电流互感器是否存在故障，并初步判定存在何种潜伏性故障。当电流互感器应用在线监测技术发现监测数据存在异常，评估电流互感器内部可能存在潜伏性缺陷时，应缩短该设备检测周期，继续跟踪监测，并通过油色谱分析、红外精确测温等带电测试手段进一步诊断，确保设备和电网安全。

图1电流互感器电容量和介损在线监测方案

3．电流互感器故障的处理措施

3.1设计回路防范

电力系统的运行过程中，需要在安装电流互感器之前设计好监视回路，因为电力系统中难以直接发现电流互感器的二次开路，所以为了及时处理好出现的故障，必须要提前设计监视回路。“加装检测回路”算是比较简单的方法，是在电流互感器的二次侧与地面之间分别串联一个电阻，于此同时，在输出侧串联一个发光二极管，注意保证电压的稳定，这样一来，就能够在系统运行中对二极管是否发光来进行直接观察以便做出判断，从而提前采取处理措施。

3.2一次接线故障的诊断处理工作

如果发现一次接线产生接触不良和发热故障，一定要及时做好对相关故障位置的打磨处理工作，主要目的在于使接触面扩大，可以避免线路发生接触不良的情况。必须在打磨好的地方涂上导电膏，压紧，此举可以防止运行时间较长，接触面氧化过程而引起的接触不良。另一方面，生产电流互感器的厂家，需要根据实际需要把接线板的长度进行适度延长，这样有利于对连接接线板的螺丝进行加固和强化。在不影响接触面的基础上，保证接触板的可靠性。需要注意的是，在处理一次接线接触不良故障前后，一定要进行接触面回路电阻的测试，保证处于标准要求范围内，保证测试结果的准确性，才能有针对性的制定预防和解决方案。

3.3加强电流互感器的日常检查和维护

电流互感器在正常运行阶段，我们应加强红外监测和在线数据的分析，做好日常的巡视与维护工作。对于有红外发热和在线监测数据异常的，应及时停电，对电流互感器出现故障的部位进行检修，尽快消除隐患。日常巡视的工作要点是，对电流互感器进行外观仔细检查，注意是否出现过热、异常噪音、异味等情况。同时还要特别关注互感器与母线进行连接的位置，容易出现过热现象。特别是在系统负荷过大时，要避免因为接头松动或脱落引发一系列故障。加强相关工作人员培训工作，强化他们的操作技能，培养他们对于岗位工作的责任心，保障电流互感器的正常。

4.结语

综上所述，在电力系统的发展过程中，电流互感器占有重要的地位，必须予以特别的重视。运用在线监测手段结合红外测温等科学合理的方法对电流互感器故障进行预防和诊断工作。与此同时，还要有针对性的对电流互感器所出现的故障类型进行深入的分析和总结，根据实际情况，制定出行之有效的解决方案，保证电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

［1］梁建锋，谢红玲，贾自杭，等．10kV电缆接头局部放电在线监测系统研究［J］．电力科学与工程，2018(1):66－70．

［2］林建龙，邓敏，林力辉．高压绝缘设备在线监测系统［J］．电网技术，2017，26(1):86－88．

［3］邓建峰．高速铁路牵引变电所220kV干式电流互感器介质损耗值在线监测研究［J］．电力系统保护与控制，2016，44(12):125－129．