油浸式电流互感器的基本结构与介损试验重点

2020-11-16 来源：乌哈旅游

总755期第二十一期

2021年7月

河南科技

HenanScienceandTechnology

工业技术

油浸式电流互感器的基本结构与介损试验重点

林忠立

（国网福建省电力有限公司检修分公司，福建福州

350000）

摘要：在电力系统中，电流互感器将大电流转换为一定比例的小电流，起到测量电流、自动控制和继电保护

的作用。作为重要的变电设备之一，电流互感器按照绝缘介质可分为干式、浇注式、油浸式和气体绝缘式。油浸式电流互感器制造成本较低，在35~500kV等级变电站内使用广泛。随着设备投运年限的增长，油浸式电流互感器故障率也显著提升。电容量及介质损耗试验作为一种检测容性设备绝缘状态的试验方法，针对不同结构的油浸式电流互感器也有不同的试验要点。本文对油浸式电流互感器的基本结构进行阐述，并针对性提出介损试验重点。

关键词：介损试验；油浸式电流互感器；正立式电流互感器；倒立式电流互感器中图分类号：TM452.94

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2021）21-0040-05

TheBasicStructureofOil-immersedCurrentTransformerandtheKey

PointsofDielectricLossTest

(StateGridFujianElectricPowerCo.,LtdMaintenanceBranchCompany,FuzhouFujian350000)

LINZhongli

Abstract:Inthepowersystem,acurrenttransformerconvertsalargecurrentintoacertainproportionofasmallcur⁃rent,whichplaysaroleincurrentmeasurement,automaticcontrolandrelayprotection.Asoneoftheimportantsub⁃stationequipment,currenttransformerscanbedividedintodrytype,pouringtype,oil-immersedtypeandgas-insu⁃latedtypeaccordingtotheinsulatingmedium.Oil-immersedcurrenttransformershavelowmanufacturingcostsandoil-immersedcurrenttransformershasalsoincreasedsignificantly.Thecapacitanceanddielectriclosstestisatestcur-renttransformer,andputsforwardthekeypointsofthedielectriclosstest.trans-former1

前言

arewidelyusedin35~500kVsubstations.Withtheincreaseintheoperatinglifeoftheequipment,thefailurerateofmethodfordetectingtheinsulationstateofcapacitiveequipment.Therearealsodifferenttestpointsforoil-im⁃mersedcurrenttransformersofdifferentstructures.Thisarticledescribesthebasicstructureoftheoil-immersed

Keywords:dielectriclosstest;oil-immersedcurrenttransformer;uprightcurrenttransformer;invertedcurrent

组及端子、瓷套、器身等组成。电流互感器按主绝缘结构不同，可以分为纯油纸绝缘的链形结构和油纸绝缘电容式结构两种。电流互感器绕组绝缘结构不同，造成对其电容量及介质损耗试验（下称介损）时侧重点也不一样。

22.1

链形结构电流互感器结构特点

电流互感器的原理与变压器基本相同，与线路串联的一次绕组匝数较少，与继电保护装置相连的二次绕组匝数较多，一次负荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流。油浸式电流互感器发展历史较长，种类较多，广泛应用于35~500kV等级变电站。油浸式电流互感器结构较为复杂，油浸式电流互感器主要由油箱、储油柜及膨胀器、变压器油、一、二次绕

链形结构电流互感器主要应用在66kV及以下电压等级，其一、二次绕组分别由绝缘皱纹纸包扎后形成吊环

收稿日期：2021-05-25

作者简介：林忠立（1988—），男，本科，工程师，研究方向：变电设备检修、高压试验、带电检测、在线监测等。

油浸式电流互感器的基本结构与介损试验重点

·41·

螺栓结构，并浸入在变压器油中，其产品外观见图1，内部绕组结构见图2。

膨胀器

注意套管内外壁和绝缘支架的绝缘状况对测试结果的影响。当测试介损值超出规定范围或与上一次测试值产生较大变化时，应将电流互感器的一次引线拆除，使用高压屏蔽等方法减少引线对地电容和瓷瓶表面泄漏电流的影响。必要时，可以将电流互感器拆卸到变电站外无带电设备干扰的地方进行诊断性测试。

链形结构电流互感器也可以使用正接法进行介损测试，此时对地寄生电容影响小，但只适用于电流互感器一、二次间绝缘测量和判断，无法准确判断对地绝缘的状态。在测量时，一次短接后接高压，二次短接后接介损仪Cx端，电流互感器外壳接地。

油纸绝缘电容式电流互感器

一次出线端子储油柜变压器油瓷套器身

铭牌

油纸绝缘电容式结构主要应用于35kV及以上电压等级，可细分为正立式和倒立式两种。正立式电流互感器的二次绕组在互感器下部油箱中，主绝缘主要布置于一次绕组，而反立式电流互感器的二次绕组在互感器上部［1］。

放油阀

二次出线盒

3.1

正立式电流互感器其一次导电杆为扁铜线或铝管弯成的“U”字形结构，并在其周围包扎以电缆纸及铝箔组成的电容屏，电屏由打孔铝箔和不打孔铝箔制成，电屏连同期间的电缆纸组成电容，电容屏分层布置，类似一个圆筒形的电容器串，由此构成一次导线的主绝缘。主屏层数随电压增高而增加，一般来说，110kV配备6层，220kV配备10层，对高电压电流互感器，为了均匀电场，主屏之间设置端屏，500kV一般为4个主屏、30个端屏。内屏与芯线连接，具有高电位，最外层电屏即末屏运行中接地，为方便试验，末屏一般通过小瓷件或环氧胶组件引出。二次绕组套在一次绕组“U”字形的两侧。正立式电流互

正立式电流互感器结构

图1链形结构电流互感器外观

234

感器外观见图3，内部绕组结构见图4。

3.2

正立式电流互感器主绝缘介损测量一般采用正接法，测试一次绕组与末屏之间的介损值和电容量。在测试时，介损仪高压线与一次绕组相连，末屏接Cx端，二次绕组短接接地。电容型电流互感器进水受潮以后，水分超出变压器溶解能力后，由于水分较油更重，游离水会沉降在底部，易使底部和末屏绝缘受潮。随着受潮程度的

正立式电流互感器介损试验重点

1.一次引线支架；2.主绝缘Ⅰ；3.一次绕组；4.主绝缘Ⅱ；5.二次绕组

图2链形结构电流互感器内部绕组结构

加深，水分会沿着主绝缘表面往上部和内部发展。根据受潮程度不同表现如下：一是轻度受潮时，主屏介质损耗变化小，末屏对地绝缘电阻较低、末屏对地介质损耗增大；二是严重进水受潮时，末屏绝缘电阻进一步降低、末屏介质损耗进一步增大。主屏介质损耗变化不明显，若水分渗透到端屏，主屏介质损耗变化较明显；三是深度受潮时，主屏介质损耗增大，末屏绝缘电阻更低、末屏介质损耗更大。

2.2

链形结构电流互感器现场介损试验通常使用反接法进行测试。因没有电容屏绝缘结构，一、二次绕组之间和对地电容较小，采用反接线时，对电容较小的试品高压电极及引线对地寄生电容影响较大。介损试验采用反接法可以得到电流互感器一次对二次及地的绝缘状况，但需

介损试验重点

油浸式电流互感器的基本结构与介损试验重点

金属波纹膨胀器

第21期

断。良好绝缘的介损值不随电压的升高而明显增加，若绝缘内部有缺陷，则其介损值将随试验电压的升高而明显增加，通过高压电容量和介损测试可绘制介损值与电压的曲线，以便进一步分析绝缘缺陷的性质，更灵敏地发现互感器绝缘内部的缺陷。

3.3

倒立式电流互感器结构

一次出线端子

瓷套

倒立式电流互感器的二次线圈置于互感器的上部，产品外观见图5。一根贯穿式金属导电杆为一次绕组，环状二次绕组中心套在一次绕组上，采用金属屏蔽罩将二

器身

次绕组包裹在内，内部绕组结构见图6。二次引线通过与金属屏蔽罩直接焊接的圆柱形金属管引出［2］。在大部分厂家设计中，圆柱形金属套管一端与铝制屏蔽罩壳连接，另一端在运行中直接接地。二次引线导管能够承载短路电流，一旦电流互感器头部发生故障时，能将短路电流接地，避免二次测量和保护线路不会因绝缘击穿而受到电袭击，套管部分不易发生爆炸［3］。在金属屏蔽罩和直接焊接的金属管外分层布置电容屏。其中最靠近金属管的电屏为末屏（零屏），经外引接地。现场安装后，二次引线管与末屏共同接地。小部分厂家有不同的设计，二次引线的金属管另一端不直接接地，而是与零屏引线焊接在一起，组装后共同外引接地。这种方式主要是为了考虑运行中维护试验的方便。

膨胀器

上壳体变压器油

P1一次接线端子

变压器油

邮箱吊攀二次出线盒铭牌

图3正立式电流互感器外观

一次绕组高压电屏上夹子

中间电屏

瓷套胶装器身绝缘

地电屏

二次绕组

支架

铭牌

二次接线盒

图4正立式电流互感器内部绕组结构

图5倒立式结构互感器外观

采用反接法测量末屏对地的介损值和电容量能灵敏地发现早期受潮故障。测试时施加电压为2.5kV，打开末屏接地线，介损仪高压线与末屏相连接，二次绕组短接后接地，一次绕组短接后接入高压屏蔽线，也可接入Cx使用反接M法屏蔽。

当试验数据出现异常时，可以使用高压介损进行诊

3.4

由于倒立式电流互感器一次绕组对二次绕组之间油纸绝缘可等效为一个电容，互感器的高压端对二次引线管又可以等效为一个电容，因此倒立式电流互感器的主电容包含两个部分。因大部分厂家生产的倒立式电流互

倒立式电流互感器介损试验重点

油浸式电流互感器的基本结构与介损试验重点

·43·

一次导杆二次绕组组合

三角部位

二次线圈内部绝缘

高压电屏中间电屏地电屏支架

图6倒立式结构互感器内部绕组结构

感器二次引线管与底座相连，当底座安装在构架上接地后，出厂试验和现场试验同样采用正接法，现场电容量试验数据与出厂相比误差接近5%。制造厂在出厂试验时，会使用吊车将电流互感器吊起或在底座下方放置绝缘垫，使电流互感器的底座与地绝缘，而现场试验时电流互感器通常已安装在接地的构架上，二次引线管能够通过底座、构架与地相连。同样采取一次绕组施加电压，末屏接Cx测量信号，二次绕组短路接地的正接法测量介损，现场安装后高压端对铁心外罩的电容无法从介损仪Cx端通过正接法测得。

此类型电流互感器安装后介损试验需利用反接法才能得到完整的主电容，即一次绕组施加电压，末屏二次绕组短路接地，采用反接法测量。反接法测量时，高压引线长短、大气潮湿程度以及瓷套外表面污秽情况都会影响测试结果，所以要尽量将电流互感器两侧一次引线拆除，在空气湿度合格、瓷套清洁干燥的环境下开展，避免通过瓷套表面及空气流入大地的一部分测试电流过多影响电流互感器的电容量。

特别要注意的是，部分厂家会将电流互感器二次引线的金属管与金属管的零屏引线焊接在一起并与底座绝缘，组装后外引接地，瓷套内二次引线金属管不再接地固定［4］。此类型的电流互感器交接试验测试整体电容可以直接使用正接法，与出厂试验测试条件没有差别。如果不注意两类型电流互感器二次引线管的设计接地方式的不同，直接将交接试验的一次绕组对末屏正接法测试介

表1

相别ABC接线方式正接法正接法正接法

电压/kV101010损值与出厂测试的一次对整体介损值进行对比，电容值将可能相差非常大，导致错误的判断。

3.5

油浸倒立式电力互感器介损试验异常案例

安装到钢支架后，试验人员对该电流互感器进行介损试验。根据设备出厂试验报告，厂内介损试验使用了正接法。现场试验人员将介损仪高压线夹在电流互感器一次接线板处，Cx线接在二次接线盒内末屏引出端子处，发现正接法介损试验数据合格，但电容量与出厂试验数据偏差达到72%，试验数据如表1。

询问该设备厂家后，了解到该厂生产的LVB-220型油浸倒立式电流互感器内部二次引线管采用金属铝管材质，一端与铝制屏蔽罩壳连接，另一端设计为与底座外壳相连直接接地，达到二次引线导管承载短路电流的目的。二次绕组铁心外罩外绕绝缘层构成的电容如图7所示，而二次引线管外包裹的绝缘如图8所示，这两个绝缘纸浸入绝缘油后，使得高压端对地的主电容由两个油纸绝缘构成。厂家表示出厂介损试验是放置在绝缘垫上进行，而现场设备已安装在接地的构架上，试验条件不同。

试验人员采用反接法对283开关TA进行复测，介损仪高压线夹在TA一次接线板处，末屏及二次绕组短接接地，现场交接试验数据与出厂试验数据比较，见表2。介损值在规程规定的合格范围内，电容量稍大于出厂电容值，偏差为6%。因环境中存在杂散电容，反接法测得电容值为杂散电容与测试电容并联值，造成了被测电容量

2017年4月，某变电站220kV283开关电流互感器已

283开关电流互感器正接法介损试验数据

交接试验

电容量/pF227.9225.9226.3出厂试验介损/%

0.2730.3460.272出厂试验电容量/pF835823832电容量偏差/%

-72.7-72.5-72.8交接试验介损/%

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第21期

表2

相别ABC现场测试接线方式反接法反接法反接法

电压/kV101010283开关电流互感器反接法介损试验数据

实测电容量/pF

886.0876.7882.1出厂介损/%0.2730.3460.272出厂电容量/pF

835823832电容量偏差/%

6.106.526.02实测介损/%0.2510.2840.286图8二次引线管电容屏

图7

二次绕组电容屏

方法进行综合判断。

参考文献：

［1］魏朝晖.油浸倒立式电流互感器设计［J］.变压器，2000（9）：8-11.

［2］杨智，郑一鸣，何文林，等.冲击电压下500kV油浸倒置式电流互感器局部放电特性研究［J］.广东电力，2020（3）：111-119.

［3］卢洪军，杨春飞，杨宝伟.220kV倒置式电流互感器现场试验［J］.吉林电力，2010（1）：48-50，53.

［4］刘义华，张国强，金建国.油浸倒置式电流互感器的介质损耗测量方法［J］.浙江电力，2007（2）：60-62，76.

偏大。制造厂根据现场正接法与反接法数据进行分析，认为被试TA电容量合格，并出具了质保函。

结语

油纸绝缘型电流互感器发展时间较长，国内电网中使用广泛，其相对于SF6绝缘型的电流互感器有着较好的价格优势，将长期服务在电网中。因此掌握油浸式电流互感器的结构对试验人员利用绝缘试验、介损试验判断设备状况有着十分重要的意义。不同的油浸式电流互感器结构不同，在进行介损试验时，需要采取不同的接线

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