1　事故概况
　　葛洲坝换流站极I直流滤波器中电流互感器BD12-T1和BD12-T2于1997年6月、7月间相继两次在雷雨天气中喷油损坏，且事故过程及现象基本相似，具体情况如下：
　　(1)1997年6月6日清晨，雷暴雨天气。系统运行方式：
　　双极280 MW,全压运行，极Ⅰ电流289 A, 极Ⅱ电流279 A。
　　3∶09，雷雨，极Ⅰ阀通道来回切换，中央报警不断发“极Ⅰ交流测量盘CH Ⅰ/CHⅡ故障”信号。现场检查发现BD12-T₁下面有一大滩油，接线端子P₁根部有明显裂缝，已不能使用。
　　(2)1997年7月1日清晨，雷雨天气。系统运行方式：
　　双极360 MW,降压运行，极Ⅰ电流519 A, 极Ⅱ电流512 A。
　　事故过程及现象与6月6日BD12-T₁的事故几乎一样。现场检查BD12-T₂已损坏，漏油较之BD12-T₁严重，喷油最远达3 m，P₁接线端子根部也有裂缝。
　　T₁和T₂为同型号CT，型号为OSKF145,制造厂为RITZ，出厂日期为1986年，频率50 Hz，额定电压145 kV，绝缘水平:工频耐压275 kV，雷电冲击650 kV,一次额定电流为20 A，二次有2个绕组，1S1-1S2:0.5A，±0.1%，2S1-2S2:20 A，±1%，热稳定电流值1 kA，动稳定电流值2.5 kA。该CT用于直流滤波器保护和谐波电流测量。

2　设备损坏分析
　　对T₁ CT进行了解体分析，发现该CT主绝缘有一贯穿性放电通道，即高电位对地电位放电，主绝缘被击穿，导致CT顶部铸铝件上最薄弱的进线端子P₁根部破裂喷油。
　　该CT为倒立式结构，一次绕组、二次绕组及铁芯均放置在上部，采用金属膨胀器密封，铁芯分为2个并列放置，4个绕组(其中2个试验绕组)分别绕在2个铁芯上，二次绕组和铁芯外面有一铝壳，且为地电位(即零屏)，二次引下线沿着与此铝壳相连的铝管到CT底部引出，铝壳和铝管外部包绕绝缘纸形成主绝缘，铝壳上绝缘纸厚度约20 mm，然后由一层铜丝带包绕组成高电位屏，并与箱壳相连，铝管上分段形成4个电容屏，相当于4个端屏。解体时发现CT的一次绕组、二次绕组和铁芯上均无放电及损伤痕迹，绝缘纸(除烧坏的外)无明显老化过热痕迹，在绕组圆环的下方，一次绕组的边缘与铝管相连接的三角区域有一贯穿性放电通道(图1所示放电通道1处)，最外层烧损直径为30 mm，最里层铝壳处直径约为10 mm的喇叭口通道，在CT铸铝顶部箱壳上与放电通道对应部位有放电烧熔痕迹，地电位的铝壳上也有烧熔痕迹。
　　 将T₂ CT的绕组吊出检查发现，一次绕组无损伤和放电痕迹，在三角区域的正中有一贯穿性放电通道(图1所示放电通道2处)，最外层烧损直径为31 mm，最里层烧损直径约为20 mm，其故障点位置和特征与T₁ CT的故障点位置及特征极为相似，可以判定为由于同一故障原因所致。

图1　绝缘击穿部位示意图
Fig.1　Sketch map of position of insulation breakdown

3　原因分析及计算
3.1　正常运行情况
　　BD12-T₁和BD12-T₂的用途是在12/24次谐波直流滤波器中组成差动保护，以保护直流电容器。滤波器的一次接线如图2 ，CT上主要是流过谐波电流，尤以12次和24次谐波为大。谐波电流的大小与运行方式等因素有关，如降压运行则谐波电流较大，而CT的电压等于谐波电流在电感L₁和L₂上的压降。
　　根据1991年6月和8月，以及1993年5月，三次对直流滤波器的谐波电流和电压测量结果，双极运行时CT上的最大谐波电压总量为23.8　kV, 最大谐波电流均方根值为36.5 A,即使在单极金属返回的运行方式下中性母线上有直流电压U₀＝I_d×R(R为线路电阻)，在较大情况下，例如P_d＝200 MW,U_d＝350 kV,I_d＝571 A时,U₀＝14.85 kV。

图2　12/24次谐波直流滤波器
Fig.2　12/24 DC filter

　　在葛南线现有的功率水平下，即使是在较严重的条件下，CT上的对地电压约为39kV。
　　CT的额定相电压为83 kV。正常运行无过电压的情况下，CT上的工作电压不到其额定相电压的1/2，每台CT上的谐波电流均方根值为18.3 A,也未超过其额定电流20 A。除非CT内部存在严重缺陷，否则在这种正常工作电压和电流下是不会导致主绝缘击穿的。
　　从近两年的预试结果(表1)看，预试结果合格，从绝缘试验也未发现绝缘电阻和介损主绝缘劣化现象，而且T₁是在预试不到一个月的时间内损坏的。

表1　近两年CT的预试结果
Tab.1　Preventive test result for CT last two years

　　在解体BD12-T₁时，分别在CT三角区域附近取最外层和最里层的纸样进行聚合度分析。试验结果表明，最外层聚合度为630，最里层为590，说明该CT绝缘未老化。
　　综上所述，在正常运行时CT上的电压较低，电流未超过额定电流值，CT绝缘良好，也未老化。
3.2　雷电过电压计算
3.2.1　防雷保护计算条件
　　(1)雷电流波头时间为2.3 μs，波长40 μs，波形为斜角波；
　　(2)雷绕击出线1～2档；
　　(3)雷电流幅值分别为－30 kA和－50 kA。
3.2.2　计算结果
　　葛洲坝换流站极Ⅰ共有两台直流滤波器，故障时12/36次谐波滤波器退出运行。为研究滤波器运行方式对防雷保护的影响，利用EMTP分别对换流站等值电路对2台滤波器同时运行、仅12/36次谐波滤波器运行、仅12/24次谐波滤波器运行3种工况下的过电压水平进行了计算。计算结果见表2 ～表4。直流滤波器的节点编号如图3所示。电流互感器位于图中点LBZ1处和点LBY1处。故障损坏的电流互感器位于点LBY1处。过电压波形见图4 ～图6。

表2　2台滤波器同时运行时各点的过电压
Tab.2　Overvoltages of nodes under two
filters operating together

图3　直流滤波器的节点编号及冲击绝缘水平
Fig.3　Node numbers and impulse insulation level of DC filters

图4　雷电流－50　kA绕击，两台滤波器同时运行，点LBZ1,LBY1处的过电压
Fig.4　Overvoltages of LBZ1,LBY1 under lightning stroke by pass the line and lightning current is－50 kA,two filters operater together

表3　仅12/36次谐波滤波器运行时各点的过电压
Tab.3　Overvoltages of nodes when 12/36 harmonic filter operating separately

表4　仅12/24次谐波滤波器运行时各点的过电压
Tab.4　Overvoltages of nodes when 12/24 harmonic filter operates separately

图5　雷电流－50　kA绕击，仅12/36次滤波器运行，点LBZ1处的过电压
Fig.5　Overvoltages of LBZ1 under lighning stroke by pass the line and lightning current is－50 kA,when 12/36 filter operating separately

图6　雷电流－50　kA绕击，仅12/24次谐波滤波器运行，LBZ1点的过电压
Fig.5　Overvoltages of LBZ1 under lighning stroke by pass the line and lightning current is－50 kA,when 12/24harmonic filter operating separately

　　表2～表4计算结果表明，12/36次谐波滤波器中点LBZ1处的过电压为－714～－784 kV, 超过该点的冲击绝缘水平(650 kV)；12/24次谐波滤波器中点LBY1处的过电压为－507～－610 kV,接近于该点的冲击绝缘水平。保护裕度为1.07,未达到《葛上技术规范》规定的保护裕度不小于1.25的要求。这说明正常工作时2台滤波器中电流互感器的冲击绝缘水平选择过低。

4　事故对策
　　由上可见，2台滤波器中电流互感器的绝缘水平均选择过低。为了保证安全运行，必须对其实施保护。为此，对在点LBZ1和/或LBY1对地加110　kV电压等级避雷器或加220　kV电压等级避雷器状况下的过电压水平进行了计算，计算结果见表5。

表5　计算结果
Tab.5　Calculation results