地下配电室、化工厂房、沿海沿江配电站点,污秽叠加凝露是电流互感器绝缘击穿最常见工况。这类环境下的击穿不是瞬时事故,而是一个持续数月到数年缓慢发展的过程,从轻微爬电、局部放电,逐步发展为永久性绝缘击穿。复盘这类故障的演变过程,能帮助工程人员理解污秽凝露对于 CT 绝缘的破坏路径,完善现场治理方案。
互感器环氧绝缘表面,不可避免会慢慢积累粉尘、盐分、金属微粒。干燥状态下,这些污秽物质本身导电能力弱,不会带来明显风险。但当柜内昼夜温差大,空气湿度高,在互感器绝缘表面产生凝露水珠,水分溶解污秽,在伞裙表面形成一层连续导电水膜。水膜出现之后,在电场作用下产生泄漏电流,泄漏电流流过水膜会产生热量,水分蒸发,在绝缘表面形成干燥带。干燥带电阻大,电压集中在干燥带位置,产生微小电弧,也就是爬电放电。
这种微小电弧持续灼烧绝缘表面,环氧树脂被高温碳化,形成黑色导电碳化通道。碳化通道一旦形成,导电能力更强,泄漏电流进一步增大,放电加剧,碳化痕迹持续延伸,沿着伞裙不断扩展。碳化通道逐步连接高压端与接地端,就发生沿面闪络击穿。如果电弧持续存在,热量向内渗透,烧穿环氧主绝缘,会造成永久性本体击穿,引发开关柜短路故障。
这个演变过程分为四个阶段。第一阶段,表面积污,无放电,设备运行无任何异常,巡检很难发现隐患;第二阶段,凝露产生水膜,出现微弱泄漏电流,伴随轻微局放,后台局放告警,肉眼很难观察;第三阶段,出现间歇性沿面爬电,伞裙出现白斑、黑色碳化痕迹,在潮湿天气告警频繁,干燥天气恢复正常,这是干预的最佳窗口期;第四阶段,碳化通道贯通,发生闪络、绝缘击穿,直接造成故障停电。
在故障案例中,很多成套厂选用标准爬距互感器直接装配在地下柜内。标准爬电比距无法承受凝露污秽工况,加速碳化爬电。同时开关柜本身密封差,电缆孔洞没有封堵,温湿度控制器、加热器失效,柜内长期高湿,持续反复凝露,不断加速绝缘劣化。还有部分互感器没有憎水涂层,水珠容易铺开形成连续水膜,加剧爬电风险。
故障分析现场取证要点:观察互感器伞裙表面碳化痕迹的走向,判断放电发展路径;检测绝缘电阻、局部放电数值;调取温湿度历史记录,查看故障前柜内湿度数据;检查开关柜密封、除湿装置是否失效。
针对这类故障,预防方案需要互感器本体 + 柜体环境综合治理。互感器选型上,选用加大爬电比距、大小交替伞裙的环氧 CT,外表面喷涂长效憎水防污涂层,二次端子加强密封。开关柜做好柜体密封,封堵电缆孔洞,更换老化密封胶条,检修温湿度控制器、加热器,实现温湿度联动除湿。运维上,缩短清扫周期,定期清理伞裙表面积尘,在雨季增加巡检频次,监测局放、绝缘电阻变化,在爬电早期及时处理。
需要注意,仅仅更换互感器而不治理柜内潮湿污秽环境,新互感器投运后,几年内依然会重复发生沿面击穿。环境治理是根本,本体绝缘强化作为配套手段,两者缺一不可。