电容式CT_套管末屏接地故障的原因分析及对策探讨

由此可见， 电容式 CT/套管的末屏接地故障的 发生严重影响了电网的安全稳定运行， 因此有必要 分析电容式 CT/套管的末屏接地故障原因， 目前文 献中尚未见统一的、 有效的电容式 CT/套管末屏接 地的改进措施， 本文中对如何防止发生末屏接地故 障进行了初步探讨。
2 原因分析
2.1 电容式 CT/套管绝缘结构 油浸电容式 CT/套管的主绝缘结构采用绝缘纸
次安全措施，试验后及时恢复，防止遗漏恢复接线。 在新安装或停电检修后投运前验收时， 实行标准化 验收，末屏接地作为重点验收内容纳入验收程序。运 行人员巡视时， 加强对外部接线形式的末屏接地进 行专项确认。
4 结束语
运 行 中 的 电 容 式 CT/套 管 末 屏 必 须 可 靠 接 地 ， 其接地是否良好对于设备及电网的安全稳定运行至 关重要。本文中笔者建立了末屏接地电路模型，分析 了引起互感器末屏接地故障的原因， 介绍了预防互 感器末屏接地故障的改进措施。运行情况表明：对末 屏接地进行专项改造后，电容式 CT/套管运行良好， 无末屏接地事故或异常发生，达到改造的预期目的。
C2 C1+C2
U1
（2）
第 47 卷
一般地，电容式 CT/套管的主电容 C1 为数百皮 法，当末屏接地不良或悬空时，末屏对地电位可高达 千伏级以上，该电位足以造成末屏对地放电，烧毁附 近的绝缘物，引发严重事故。
3 对策探讨
引起电容式 CT/套管末屏接地故障的可能原因 有以下两个方面：一是末屏接地装置内部故障，即末 屏与小套管内的导电杆接触不良或焊接点脱落；二 是末屏接地装置外部故障， 即小套管内的导电杆与 外部接地部位接触故障，如外部引线断裂、悬空或接 触不良等。 3.1 试验检测内部故障
MO Deng-bin1, SUN Xiao-mei2, YONG Jun1
（1.Deyang Electric Power Bureau, Deyang 618000, China; 2.Sichuan EHV Operation & Maintenance Corporation, Chengdu 610000, China）
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和铝箔电极交替缠绕在导电管上， 组成一串同心圆 柱型串联电容器， 使电场分布在径向和轴向上得到 了有效的均匀,电容屏数目越多，绝缘中电场分布越 均匀。主绝缘经真空干燥而除去内部空气与水分，并 用变压器油充分浸渍处理后成为电气性能极高的油 纸组合绝缘体， 从而使绝缘耐受电压水平得到了极 大提高。其中靠近高压导电部分的第一个屏为首屏， 它与一次导电部分相连，最外一层屏称为末屏，通过 绝缘瓷套引出接地。 通过末屏可以测量其电容屏的 电容量和介损，从而判断电容屏的绝缘状况，掌握绝 缘性能。 通过末屏测量端子能有效地发现主末屏绝 缘受潮、绝缘油劣化、电容屏间开路或短路等缺陷， 但运行中末屏如开路，末屏将形成高电压，极易导致 设备损坏。 与电磁式 CT 和非电容式套管相比，电容 式 CT/套管具有耐压高、绝缘化材料利用率高、体积 小、质量轻、性能良好和维护少等优点，在 110kV 及 以上电压等级的设备中， 已逐步取代了电磁式 CT 和非电容式套管。 2.2 电路模型与原因分析
[J].变 压 器 ，2009，46（3）：43-48. [5] 于在明，应 勇，赵 义 松.一 起 500kV 单 相 主 变 故 障 原 因
分 析 [J].东 北 电 力 技 术 ，2008，（7）：40-42.
收 稿 日 期 ：2009-12-23 作 者 简 介 ：莫 登 斌 （1982-），男 ，四 川 南 充 人 ，四 川 德 阳 电 业 局 助 理 工 程 师 ，从 事 变 电 一 次 设 备 的 检 修 管 理 工 作 。
摘要：分析了电容式 CT/套管末屏接地故障的原因，探讨了防止故障的措施。
关键词：电容式电流互感器；末屏；故障
中图分类号：TM406
文献标识码：B
文章编号：1001－8425（2010）08－0063－03
Analysis and Countermeasure Discussion of Earth Fault of Capacitive CT/Bushing End Shield
为了防止引线断裂， 在 CT/套管的基础槽钢或 变压器箱盖上焊接一个专用接地桩， 不管设备本身 的末屏接地是否良好， 均在末屏接地端子上并联一 根 4mm2 的单芯铜导线连接至专用接地桩上， 铜导 线的两端用螺栓连接，以便试验时拆除，铜导线中间 绕成螺旋状留有一定的裕度， 以便试验拆除折断后 能够继续使用。 改造后的末屏接地如图 3 所示。
近年来， 由于电容式 CT/套管末屏接地不良而 发 生 的 开 关 跳 闸 或 设 备 烧 毁 事 故 偶 有 发 生 。 2008
年， 某 110kV 变电站主变高压侧 CT 末屏接地小套 管处突然着火， 下法兰处有渗油现象， 火苗越燃越 大 ，达 1m 高，接着主变三侧开关跳闸，火苗熄灭 后 发现末屏接地铜辫子导线已经断裂， 连夜更换 CT 后主变投入运行。 2007 年，某 220kV 变电站 110kV 线路 CT 新安装投运不久后 CT 开关跳闸， 检查 CT 油箱外壁温度非常高，怀疑 CT 内部发生故障，后来 发 现 CT 末 屏 未 接 地 ，CT 解 体 后 发 现 二 次 绕 组 烧 坏。 2005 年，某 220kV 变电站 220kV CT 运行中出 现异响，停电检查时发现 CT 末屏接线松动，末屏接 地不良，重新紧固螺栓投运后恢复正常。
第8期
莫登斌、孙小梅、雍 军：电容式 CT/ 套管末屏接地故障的原因分析及对策探讨
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会 对 电 容 式CT/套 管 末 屏 接 地 进 行 专 项 检 查 和 改 造 ， 目前已完成了十几台变压器套管和近百组 CT 末屏 接地的检查和改造，并取得了良好效果。
（a ） 金 属 片 接 地 形 式
（b ） 多 股 软 细 铜 线 形 式 图 2 末屏接地外部断裂照片 Fig.2 Photo of external broken end shield earth position
（3）末屏绝缘电阻测试。 与历史数据比较，如果 末屏绝缘电阻明显增大，同时与同厂家的同类型、同 批次的 CT/套管进行横向比较， 如果某相的末屏绝 缘电阻大得多，也可以怀疑是末屏内部断线。
（4）观 察 套 管/CT 绝 缘 电 阻 测 试 过 程 中 的 吸 收 现象。 正常情况下，套管/CT 绝缘电阻测试过程中都 有明显的吸收现象， 如果吸收现象不明显或根本没 有吸收现象，也能够有效地说明末屏内部故障。
根据图 1a，末屏对地电位为：
U2= （ 1 R1
1 R1
+jωC1
+jωC1）+（
1 R2
U1 +jωC2）
（1）
当末屏可靠接地时，R2≈0，末屏对地电位 U2≈0。
当末屏接地 不 良 或 悬 空 时 ，R2 趋 于 无 穷 大 ，且
R1＞＞1/ωC1，电路模型可简化为图 1b，末屏对地电位
为：
U2=
同时， 为了确保电容式 CT/套管末屏接地的可 靠性，还必须加强运行维护管理。 在设备检修时，严 格执行标准化作业， 检修在工序工艺流程中加入末 屏接地检查或改造专项内容，并签名确认，确保责任 和质量的追溯性。 试验拆除引线或接地罩时采用二
图 3 末屏接地改造后照片 Fig.3 Photo after improvement of earth end shield
针 对 不 同 的 故 障 可 以 在 电 容 式 CT/套 管 的 设 计、制造、安装及运行维护等环节采取不同的防范措 施。对于内部故障主要靠保证产品质量来预防，这就 要求在产品的采购、监造过程中把关。 同时，利用设 备停电检修的机会， 可以通过试验手段从以下几个 方面对电容式 CT/套管末屏内部故障进行检测。
温升试验结果： 油顶层及绕组平均温升应符合 GB1208-2000 有关温升限值的规定。
综合上述几项试验结果， 更能准确地判断 CT/ 套管末屏内部故障。 当发现末屏内部故障时必须停 电处理，以免发生事故。 3.2 末屏接地改造预防外部故障
对于外部故障主要靠运行维护来预防， 特别是 外接引线式的末屏， 部分电容式 CT/套管的末屏都 没有防雨帽、引线截面比较小，长时间运行后，引线 锈蚀严重， 经过多次试验的拆和接， 加上设备的震 动，更容易发生断裂，多股软细铜线和金属接地片形 式尤其严重（见图 2）。 针对这一现象，我局作为设备 运行维护单位，从 2008 年底开始，利用停电检修机
（1）末屏部位的红外测温。 CT/套管末屏内部断 裂后，末屏上产生的高电压会产生悬浮放电，引起局 部过热，红外测温能够有效地检测到这种过热现象。
（2）CT/套管的介质损耗和电容量测试。 介质损 耗和电容量测试不仅能有效地判断主绝缘的绝缘状 况，还能有效地检测末屏内部故障。如果无法测试出 套管的介质损耗和电容量，可以怀疑末屏内部断线。
参考文献：
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电 工 技 术 ，2008，（3）：22-23. [3] 王 新.变压器套管末屏损坏的处理及防范[J]，电力安全
技 术 ，2008，5（8）：42-43. [4] 陈润晶， 王世阁. 油浸电容式套管末屏故障分析及处理
第 47 卷 第 8 期 2010 年 8 月
TRANSFORMER
Vol.47 No.8 August 2010
电容式 CT/ 套管末屏接地故障的原因 分析及对策探讨
莫登斌 1，孙小梅 2，雍 军 1
（1.四川德阳电业局，四川 德阳 618000；2.四川省超高压运行检修公司，四川 成都 610000）
运 行 中 的 电 容 式 CT/套 管 等 效 电 路 如 图 1a 所 示。 其中 R1、C1 分别为互感器一次绕组对末屏的电 阻和电容 （主电容），R2、C2 分别为末屏对地的电阻 和电容。