互感器故障分析及防范措施

郝生春

大秦铁路股份有限公司大同西供电段 山西大同 037000

摘　要：铁路牵引变电所是铁路电气化运行的重要设施，而互感器则是变电所中不可或缺的设备之一。然而，在牵引变电所运行过程中，互感器爆炸故障是一种常见的故障形式，严重影响牵引供电系统的正常运行。本文通过分析互感器爆炸故障的发生原因，探讨了互感器爆炸故障的原因和影响，并提出了相应的防范措施。

关键词：互感器；爆炸故障；介损高；防范措施

第一章  引言

牵引供电系统是铁路运输中不可或缺的部分，其中，牵引变电所作为电力机车的电源站，其主要作用是将高压电能变成低压电能，为电力机车提供稳定的电能。互感器作为牵引变电所中的重要设备，将高电压、大电流转变为低电压、小电流，实现测量、计量，以及实时切断故障为电气设备提供保护等作用，其运行稳定性和安全性至关重要。然而，在互感器运行过程中，可能会出现爆炸故障，导致设备损坏，甚至引发火灾，给运行安全带来极大的威胁。因此，对互感器爆炸故障的发生原因进行分析，对保障牵引供电系统的正常运行具有重要意义。

第二章  互感器故障的几起案例

1.案例一

某分区所241F线LH 发生炸裂事故，流互内部二次线圈烧损，流互本体从根部炸开,造成某变电所213DL、214DL距离二段跳闸。241F线流互为户外油浸式27.5KV电流互感器，型号LBT-27.5，运行12年9个月。

2.案例二

某变电所1号主变低压侧201F线流互着火炸裂断成顶部、根部及中部三部分，内部一二次线圈烧损，造成相邻的201DL、2111GK破损，引起1号主变差动保护动作。201F线流互为户外油浸式35KV电流互感器，型号LB6-35，运行14年9个月。

3.案例三

某变电所天窗结束送电后6YH发生故障，一侧套管炸碎，同时造成2806隔开2个瓷柱损伤。

 4.案例四

某变电所217流互击穿，217DL速断跳闸、2号主变低压侧202DL过流一段跳闸，14点28分恢复供电。原因是217流互由于设备老化绝缘下降，运行中绝缘击穿，引起跳闸。该流互型号LBT-27.5，已经运行15年。

5.案例五

某分区所232T线流互击穿烧损。型号LB6-27.5W3，额定电流800A，运行接近15年。

第三章  互感器故障发生的原因

1.设备自身原因

互感器本身存在的设计、制造、安装等方面的缺陷，可能会导致设备出现爆炸故障。发生的几起互感器炸裂，大多为开放式互感器，这种互感器存在以下缺陷：

一是本体与大气之间靠密封圈隔离；二是需每年取油进行化验；三是需不定期进行人工补油；四是补油过程及密封不严易形成油与外界接触老化和潮气的进入互感器本体，造成油中带水，油绝缘下降。

2.绝缘老化

互感器是一种长期运行的设备，其内部绝缘材料会因为老化而导致绝缘强度下降。当绝缘强度下降到一定程度时，就会发生击穿故障。

3.外部因素

在变电所运行过程中，可能会发生雷击、电力突变等外部因素，这些因素会导致互感器内部电压和电流的快速变化，从而引起互感器爆炸故障。

环境因素也是导致互感器爆炸故障的主要原因之一。气候、温度、湿度等因素的变化，会对设备的绝缘性能产生影响，从而导致设备损坏。此外，设备周围的环境也会对互感器的正常运行造成影响，火灾、爆炸等突发事件，都可能导致设备受损。

4.过电压

过电压是互感器爆炸故障的常见原因之一。在牵引供电系统中，由于电力机车的运行，会产生瞬时的过电压，如果互感器的绝缘能力无法承受这种电压，就会导致设备损坏，引发爆炸故障。此外，由于雷击等原因，也可能产生过电压，导致互感器出现故障。

5.设备短路

互感器在运行过程中，由于电磁感应作用，内部产生高电压和高电流。如果互感器内部存在短路，那么就会形成高电流通路，引起电弧和局部过热，导致互感器爆炸故障。

6.绝缘油质量不佳

互感器内部绝缘油是保障其正常运行的重要组成部分，绝缘油的质量直接关系到互感器的安全性和稳定性。如果绝缘油质量不佳，就会导致互感器内部的绝缘能力下降，从而引发故障。例如，绝缘油中含有杂质或氧化物质，会导致油的绝缘性能下降；绝缘油中含有水分，会导致绝缘油的介电强度下降。水分的存在会使绝缘油的介电强度降低，同时会加速绝缘材料的老化和损坏。当水分在互感器内部蒸发时，会产生气体，从而导致油中的压力升高，从而引发爆炸故障。

7.介损高

设备自身原因中绝缘下降，其中一个重要标志就是介损高。介损是指电介质中电能转化成热能的过程，也就是介质的损耗。介损高会导致互感器内部局部过热，进而引起互感器爆炸故障。

第四章  互感器故障的防范措施

1.定期检修试验

定期检修可以及时发现互感器内部的故障隐患，并采取相应的措施进行修复。加强预防性试验，试验项目为：

（1）绝缘电阻测试；

（2）介质损耗试验；

（3）绝缘油简化及色变谱试验；

（4）耐压试验。

2.加强数据的对比分析

（1）进行横向比较（每年对同类型设备的试验数据进行分析，对变化较大的互感器进行跟踪试验。

（2）进行纵向比较（对历年来同一台设备试验数据及出厂试验数据进行比较分析，对数据变化明显的互感器进行跟踪试验。

（3）对开放式互感器每年至少进行一次油简化试验，微水、老化、耐压试验数据均需符合规程要求。

（4）对高压试验不合格或者试验数据变化较大的充油互感器增加油色谱化验项目，以确定互感器内部问题的性质。

3.过电压保护

为了防止过电压对互感器的损坏，必须采取相应的保护措施。例如，安装过电压保护器、雷电防护设备等，以保护设备不受过电压的影响。

4.介质改进

为了降低介损，可以采用优质绝缘材料，改进设备的绕组结构等方法，以提高设备的绝缘性能，减少介质老化和热损坏的可能性。

5.优化绝缘油管理

绝缘油是影响互感器运行的关键因素之一，因此优化绝缘油的管理是预防和解决互感器爆炸故障的重要措施。具体而言，可以通过以下几点来实现：

（1）定期检测绝缘油的质量，及时发现绝缘油中的问题，如杂质、水分等，对绝缘油进行处理或更换；

（2）采用高质量的绝缘油，提高绝缘油的介电强度，增强互感器的绝缘性能；

（3）对绝缘油进行过滤、干燥等处理，确保绝缘油的质量达到标准要求。

6.改进优化设备

在现场中，可以将开放型油位管防雨帽式改装成装有带油面计的储油柜及膨胀器。同时，还应考虑互感器的材料、结构等因素，以确保互感器的绝缘性能和耐用性。

第五章结论

互感器爆炸故障是牵引供电系统中常见的故障之一，其发生原因复杂。环境因素、设备自身原因和过电压等都可能导致设备损坏，引发爆炸故障。介损高是互感器爆炸故障的重要因素之一，可以通过设备维护、环境控制、过电压保护和介质改进等措施进行防范。对互感器爆炸故障的防范措施的实施，有助于保障牵引供电系统的正常运行，提高运输安全性和效率。

主要参考文献：

[1]《高电压设备测试》，何发武，陈继杰主编，中国铁道出版社，2014

[2]《铁路电力牵引供电系统》，中铁电气化局集团有限公司第一电气试验室编，中国铁道出版社，2013

[3]《电力牵引供变电技术》，陈海军主编，中国铁道出版社，2015

[4]《铁路供变电技术》，黄彦全主编，中国铁道出版社，2012

[5]《电工电子技术》（第5版），徐淑华主编，中国工信出版集团、电子工业出版社，2020

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