互感器原理、试验方法、运行维护及典型缺陷分析.ppt.ppt
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1、,互感器原理、试验方法、运行维护及典型缺陷分析,安徽省电力科学研究院,丁国成,二0一0年十二月,主要内容,一、互感器的基本原理及其结构 二、互感器的运行维护 三、互感器的试验方法及项目 四、典型缺陷分析,一、电流互感器的基本原理及其结构,1、电流互感器是一种专门用于变换电流的特种变压器。 2、在正常工作条件下,其二次电流实质上与一次电流成正比,而且在连接方向正确时,二次电流对一次电流的相位差接近于零。,电流互感器的基本原理,电流互感器工作原理图,电流互感器的基本原理,1、电流互感器的一次绕组串联在高压线路中。其目的是将幅值较大的一次电流变换成规定的二次电流(1A/5A)。 2、 变换原理 先有
2、 通过电磁感应原理,把 变换为 。 3、变换公式 电流大小与匝数之比有如下关系:,电流互感器的作用,1、 测量作用:测量电力线路中的电流、电能(与电压互感器配合) 2、 保护作用:把很大的故障电流传给保护装置,保护装置使电网断电,保护了电网 3、 绝缘作用:电流互感器的一次绕组和二次绕组之间有足够的绝缘,保证所有低压设备与电力线路的高电压相隔离,保证人员和低压设备的安全 4、 标准化、小型化作用:电力系统有不同的额定电流,通过电流互感器一、二次绕组匝数的适当配置,可以将不同的额定一次电流变换成较小的标准电流,一般是1 A或5 A,这样可以减小仪表和继电器的尺寸,简化其规格,有利于仪表和继电器标
3、准化小型化。,电流互感器的分类,按用途分 测量用:指专门用于测量电流和电能的电流互感器。 保护用:指专门用于继电器保护和自动控制装置的电流互感器。,电流互感器的分类,按装置种类分 户内式:即只能安装于户内的电流互感器,其额定电压多不高于35 kV。 户外式:即可以在户外安装使用的电流互感器,其额定电压多在35 kV以上。,电流互感器的分类,按绝缘介质分 油绝缘:即油浸式互感器,实际上产品内部是油和纸的复合绝缘,多用于户外产品,电压可达5001100 kV。 浇注绝缘:用环氧树脂或其他树脂为主的混合胶浇注成型的电流互感器,多在 35 kV采用。国外有用特殊橡胶浇注的电流互感器。 干式绝缘:用聚四
4、氟乙稀绝缘,可作到110 kV。 气体绝缘:即产品内部充有特殊气体,如六氟化硫(SF6)气体作为绝缘的互感器,多用于高压品。,电流互感器的分类,按结构形式分 贯穿式:如单匝贯穿式电流互感器。 母线式:这种电流互感器适用于大电流的场合,例如安装在发电机母线上,发动机母线就是互感器的一次绕组。 套管式:安装在变压器或断路器套管的中间法兰处,主绝缘是套管,一次绕组就是套管内的导电杆。这种互感器的一次绕组也只有一匝。 正立式:二次绕组装在产品下部,产品重心较低,是国内高压油浸式互感器的常用结构。 倒立式:二次绕组装在产品上部,重心较高,头部较大,但一次绕组导体较短,瓷套较细,是近年来比较新的结构。,电
5、流互感器的型号,产品型号均以汉语拼音字母表示,字母的代表意义及排列顺序如下:,电流互感器的基本结构,LVB系列电流互感器为油浸纸绝缘、倒立式结构(见图)。LVQB 一次绕组为贯穿式导电杆结构,导电杆截面大,长度短,散热好。动、热稳定性能好,最大热稳定电流值达63kA/3s(一次绕组串联时)。 一次绕组从二次绕组中心穿过,无漏磁通影响,测量精度能达到0.1 和0.2S级。,LVB系列电流互感器的基本结构,安装运行中的LVB-110,安装运行中的LVB-220,LVQB系列电流互感器基本结构,一次绕组为贯穿式导电杆结构,动、热稳定性能好,最大热稳定电流值达63kA/3s(一次绕组串联时)。 一次绕
6、组从二次绕组中心穿过,无漏磁通影响,测量精度能达到0.2S和0.1级。 优化设计的电极屏蔽结构改善产品内、外电场分布,绝缘性能优异,局部放电量测试在80工频试验电压值下进行。,LVQB系列电流互感器基本结构,运行中的LVQB-110型电流互感器,电压互感器的基本原理及结构,1、电压互感器是一种专门用于变换电压的特种变压器。 2、在正常工作条件下,其二次电压实质上与一次电压成正比,而且在连接方向正确时,二次电压对一次电压的相位差接近于零。,电压互感器的基本原理,电压互感器工作原理图,电压互感器的作用,1、测量作用:测量电力线路的电压,电能(与电流互感器配合); 2、 保护作用:把过低电压或过高电
7、压传给保护装置,保护装置使电网断电,保护了电网; 3、 绝缘作用:电压互感器的一次绕组和二次绕组之间有足够的绝缘,保证所有低压设备与电力线路的高电压相隔离,保证人员和低压设备的安全。 4、 标准化、小型化作用:电力系统有不同的电压等级,通过电压互感器一、二次绕组匝数的适当配置,可以将不同的一次电压变换称较低的标准电压,一般是100 V或 ,这样可以减小仪表和继电器的尺寸,简化其规格,有利于仪表和继电器标准化小型化,电压互感器的分类,按相数分:有单相和三相。 按绕组个数分:分为双绕组电压互感器、三绕组电压互感器和四绕组电压互感器。 按绝缘介质分: 油绝缘 多在35 kV采用。 浇注绝缘 多在10
8、 kV采用。 一般干式 多在380 V采用。 干式聚四氟乙稀绝缘 110 kV 气体绝缘 多用于高压产品,电压互感器的分类,按装置种类分:有户内式电压互感器和户外式电压互感器。 330 kV只生产电容式,电压互感器的型号,产品型号均以汉语拼音字母表示,字母的代表意义及排列顺序如下:,电压互感器的基本结构,JDQXF型系列电压互感器是以SF6气体作为主绝缘的单相、户外产品,用于额定电压为110kV、220kV的中性点有效接地系统中相与地间,作电压、电能测量及继电保护用。 电容式电压互感器的结构复杂,受系统频率和环境温度的影响很大。因此SF6电磁式电压互感器有广阔的发展前景,全省电压互感器使用情况
9、,从上表可以看出,电压等级越高,电容型互感器所占比例越高,从绝对数量上看220kV和110kV电压等级的电容型互感器数量最多。,充气式电压互感器基本结构,电容型电压互感器基本结构,二、互感器的运行维护,互感器正常运行基本原则: 互感器在电力系统中主要用作测量和保护装置传递信息功能,它的安全运行不仅对设备本身而且直接影响到电网的安全、经济运行,互感器的特殊功能使它的安全运行显得极为重要。为保证互感器的安全、可靠运行,应做到正确使用、把好新产品投运关,做好日常巡视检查和加强技术监督等工作。,1、互感器运行使用基本要求,1、互感器应在铭牌规定技术参数范围内运行,互感器二次绕组所接负荷应在准确等级所规
10、定的负荷范围内,即保持负荷为额定输出的25100% 。 2、互感器的各个二次绕组(包括备用)均必须有可靠的(保护)接地。应为一点接地,接地点位置由二次专业管理单位决定。 3、互感器的所有接地端子应与没备底座可靠连接,设备底座应通过专用端子用两根接地引下线与接地网不同点可靠连接,引下线截面应满足安装地点短路电流的要求,并应明敷,方便检测。 4、运行中全密封油浸式互感器应有油位指示,充氮密封互感器的压力指示应正常。 5、气体绝缘互感器运行中气体压力指示应保持在制造厂规定范围内,表压不小于0.35MP。,6、互感器的引线安装应保证运行中一次端子在任何季节和检修时所承受的机械负载不超过制造厂规定的允许
11、值,防止损坏造成渗漏油。 7、互感器外绝缘爬电距离及伞裙结构应满足安装地点污秽等级及防雨闪要求。 户内树脂浇注互感器运行环境条件,应符合产品规定的污秽等级和通过凝露试验的条件,防止爬电闪络。 8、互感器安装位置应在变电所过电压保护范围之内。防止直击雷或侵入波造成损坏。 9、电容屏型电流互感器一次绕组末(地)屏必须可靠接地。禁止出现接地开路。 10、倒立式电流互感器二次绕组屏蔽罩必须可靠接地。禁止出现接地开路。 11、电流互感器二次侧严禁开路,备用的二次绕组也应短路接地,电压互感器二次侧严禁短路。 12、电压互感器允许的最高运行电压及额定时间,应遵守国家标准规定,对中性点有效接地系统中的互感器,
12、允许在1.5倍额定电压下运行30s,对中性点非有效接地系统中的互感器,在系统无自动切除对地故障保护时,允许在1.9 倍额定电压下运行8h,当系统有自动切除对地故障保护时,允许在1.9倍额定电压下运行30s。,13、电磁式电压互感器一次绕组接地端子N(X)必须可靠接地。电容式电式互感器的电容分压器低压端子N()可通过载波回路接地或直接接地。严禁出现接地开路。 14、中性点非有效接地系统中,以作单相接地监视用的电压互感器,一次中性点应接地,为防止谐振过电压,可在一次中性点或二次回路装设消谐装置。 15、保护电压互感器的高压熔断器,应按母线额定电压及短路容量选择,熔丝电流不得随意加大。 16、电压互
13、感器二次回路,除剩余电压绕组和另有专业规定者外,应装设自动开关或熔断器。 17、电容式电压互感器系积木式结构,其电容分压器单元、电磁装置,阻尼器等在出厂时,均通过调整误差后编号配套,安装时不得相互调换。运行中如发生电容分压器等元件损坏,更换后应注意重新调试互感器误差。互感器的阻尼器必须接入,否则不得投入运行。 18、应定期校核电流(尤其是小变比)互感器所在电网实际的动、热稳定电流是否与产品铭牌规定值相符,如不符合要求,则应考虑更换互感器。,2、运行检查,2、运行检查,2、运行检查,2、运行检查,3、互感器的检修,不同类型的互感器其检修项目不同,同一台互感器的检修其类别不同,检修项目也不同。具体
14、到每台互感器的检修根据检修类别,参考相应的检修标准进行检修。 检修分类:,3、互感器的检修,检修周期:,4、互感器的典型检修处理,1、互感器渗漏油处理 2、绝缘油处理 3、真空注油 4、互感器换油 5、互感器绝缘油脱气处理 6、现场更换膨胀器密封改造 7、互感器器身干燥 8、互感器SF6气体含水量超标处理,5、互感器常见故障与处理,互感器在运行中应按巡视检查规定周期进行巡视检查,并按电力设备预防性试验规程(DL/T 596-1996)规定周期进行定期预防性试验。在巡视检查和预防性试验中,将会发现互感器一些异常和缺陷,必须及时予以处理和消除,以避免事故发生。下面分别按巡视检查异常处理和预防性试验
15、缺陷处理进行介绍。,5.1、巡视检查异常处理,1、 电磁式电压互感器 (1)三相电压指示不平衡,一相降低,另两相正常,线电压不正常,或伴有声、光信号,可能是互感器高压或低压熔断器熔断;若是新投运的互感器有可能变比不相符,应及时处理。 (2)在中性点非有效接地系统中,一相电压降低,另两相电压升高或指针摆动,可能是单相接地故障或基频谐振,或负荷较轻时,三相对地电容电流不平衡引起;如三相电压同时升高,并超过线电压,则可能是分频或高频谐振,应采取消谐措施。 (3)在中性点有效接地系统中,当母线倒闸操作时,出现相电压升高并以低频摆动,一般为串联谐振现象。若无任何操作,突然出现相电压升高或降低,则可能是互
16、感器内部绝缘故障,如串级式电压互感器可能是绝缘支架击穿或一次绕组层间或匝间短路。上述两种情况均应立即退出运行,进行检查。 (4)在中性点有效接地系统中,电压互感器投运时出现电压表指示不稳定,可能是高压绕组N(X)端接地接触不良,应立即退出运行,进行检查。,5.1、巡视检查异常处理,2、 电容式电压互感器 (1)三相电压不平衡,开口三角有较高电压,设备有异常响声并发热,可能是阻尼回路不良引起自身谐振现象,应立即停止运行。 (2)二次输出为零,可能是中压回路开路或短路,电容单元内部连接断开,或二次接线短路。 (3)二次输出电压高,可能是电容器C1有元件损坏,或电容单元低压端未接地。 (4)二次输出
17、电压低,可能是电容器C2有元件损坏,二次过负荷或连接接触不良或电磁单元故障。 (5)二次电压波动,可能是二次连接松动,或分压器低压端子未接地或未接载波回路,如果是速饱和电抗型阻尼器,有可能是参数配合不当。,5.1、巡视检查异常处理,3、 电流互感器 (1)电流互感器过热,可能是一次端子内外接头松动,一次过负荷或二次开路,应立即停运。 (2)互感器产生异音,可能是有电位悬浮、末屏开路及内部绝缘损坏,二次开路, 螺栓松动,应立即停运。 4、巡视中互感器应停用的情况 当巡视中发现下列情况之一时,应立即将互感器停用。 (1)电压互感器高压熔断器连续熔断23 次。,5.1、巡视检查异常处理,(2)互感器
18、有严重放电现象,高压套管严重裂纹、破损时,浇注绝缘互感器表面裂纹放电时。 (3)互感器内部有严重异音、异味、冒烟或着火。 (4)互感器本体或引线端子严重过热时。 (5)电流互感器末屏开路,二次开路,电压互感器接地端子N(X)开路,二次短路,不能消除时。 (6)膨胀器已永久变形,或压力释放装置已冲破或互感器严重漏油。 (7)电容式电压互感器电容单元出现渗漏油。 (8)SF6气体绝缘互感器严重漏气,压力表指示为0.3MP 以下。,5.2、预防性试验缺陷处理,1、 互感器进水受潮 (1)主要表现。绕组绝缘电阻下降,介损超标或绝缘油指标不合格。 (2)原因分析。产品密封不良,使绝缘受潮,多伴有渗漏油或
19、缺油现象,以老型互感器为多,通过全密封改造后,这种现象已大为减少。 (3)处理办法。应对互感器进行器身干燥处理,如判断为轻度受潮,可采用热油循环干燥,如判断为严重受潮,则需进行真空干燥,具体方法见本章第三节七条。对老型号非全密封结构互感器,应加装金属膨胀器,改为全密封。 2、 绝缘油油质不良 (1)主要表现。绝缘油介损超标,含水量大,简化分析项目不合格如酸值过高等。 (2)原因分析。制造厂对进货油样试验把关不严,劣质油进入系统,或运行维护中对互感器原油的产地、牌号不明,未做混油试验,盲目混油。 (3)处理办法。如系新产品质量问题,不论是否投运,一律返厂处理,通过有关试验确认,如仅污染器身表面,
20、可作换油处理,此时还应注意清除器身内部残油。如严重污染器身,则应更换器身全部绝缘,必要时更换一次绕组导体。如系老产品且投运多年,可视情况采用换油处理或进行油净化处理。 3、 油中溶解气体色谱不良 (1)主要表现。产品在运行中出现H2或CH4单项含量超过注意值,或总烃含量超过注意值。,5.2、预防性试验缺陷处理,(2)原因分析。对气体组分含量超过注意值的产品要作具体分析,对于H2单项超过注意值的可能与金属膨胀器除H2处理不够或油箱涂漆工艺不当有关,如果多次试验结果数值稳定,则不一定是故障的反映,但当H2含量增长较快时,则应给予注意。甲烷单项过高,可能是绝缘干燥不彻底或老化所致。对于总烃含量高的互
21、感器,应认真分析烃类气体的成分,对缺陷类型进行判断,并通过有关电气试验进一步确诊。当出现乙炔时应予以充分重视,因为它是反映放电故障的主要指标。 (3)处理办法。首先视情况补做有关电气试验,如一次绕组直流电阻测量、高压下介损、局部放电测量等进一步判断故障性质和确定故障部位。如判断为非故障性质,可进行换油处理或对绝缘油脱气处理。如判断为悬浮放电或电气接触不良,常见的原因则是电流互感器一次绕组引线内部连接螺栓松动或外部引线接触不良、电压互感器铁芯穿芯螺杆电位悬浮放电等,因此可进行相应处理。如确认为绝缘故障,则必须进行解体检修,必要时返回制造厂处理。,5.2、预防性试验缺陷处理,4、 局部放电量超标
22、主要是由于产品制造工艺不良、绝缘处理不当等先天性缺陷引起,也可能与运行中由于承受过电压、过电流造成绝缘受损有关,一般应进行解体检修,必要时返厂处理。如为注油工艺不良,油中存在大量气体,绝缘油中气泡在电场作用下发生局部放电则可采用现场脱气处理。 5、 串级式电压互感器绝缘支架介损超标 老型号串级式电压互感器,其绝缘支架材质差、介损高,当时制造厂出厂时对电压互感器介损没有要求,造成存在缺陷的产品不能及时发现,致使在产品投运后发生多台事故,处理办法是更换原支架为高性能、低介损的电木板或层压纸板支架。 6、 电容式电压互感器介损超标 当电容式电压互感器电容分压器的10kV下的介损超标时,可提高至额定电
23、压下复试,当试验值符合规程要求时,可继续投运,否则应退出运行。,6、互感器事故预防与缺陷处理,(1)电容式电压互感器电容单元渗漏油的应立即退出运行。SF6气体绝缘互感器气体压力下降到报警压力0.3MP 时要及时补充气体,一般不应在带电情况下补气,以防发生事故,如含水量超过300uL/L 时应停止运行,并作SF6气体脱水处理。油浸式互感器渗漏油的应限期处理,严重漏油的要退出运行。 (2)对采用硅橡胶外绝缘和带有硅橡胶增爬裙的瓷绝缘,要经常检查硅橡胶表面的放电情况,如有放电现象应及时处理。 (3)对确认存在严重缺陷的互感器及时处理或更换。对介损上升或怀疑存在缺陷时应缩短试验周期,进行追踪检测。当油
24、中的溶解气体中有乙炔存在时,应尽快查明原因或退出运行。当氢单项超过注意值时,应考察其增长趋势,如多次测量数据平稳,则不一定是故障的反映,可安排脱气处理。如数据增长较快,则应引起重视。,6、互感器事故预防与缺陷处理,(4)运行中互感器,当发现冒烟或膨胀器急剧变形(如明显向上升起)等危急情况时,应立即切断互感器有关电源。电压互感器当二次电压异常变化时,应迅速查明原因,如电容式电压互感器有可能发生自身铁磁谐振,电磁式电压互感器有可能内部绝缘 出现故障,危急时应退出运行。 (5)为防止铁磁谐振过电压烧毁电磁式电压互感器,在系统运行方式和倒闸操作中,应避免用带断口电容的断路器投切带有电磁式电压互感器的空
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