一起800 k V高壓套管絕緣故障的原因分析

孫 強(qiáng)，黃宗君，韓紹周，朱岸明，馬江泓，李云閣，李海波

（西北電網(wǎng)有限公司，西安 710048）

0 引言

750 kV官亭—蘭州東Ⅱ回在啟動(dòng)投運(yùn)過(guò)程中[1-3]，750 kV蘭州東變電站Ⅱ回線路1號(hào)電抗器C相高壓套管發(fā)生絕緣故障，工程調(diào)試啟動(dòng)工作為此中止。該電抗器為單相、油浸、自冷式，額定容量100 MV·A，2 133.5Ω，高壓套管為800 kV交流油浸紙電容式套管，載流方式為穿纜式。

自2005年9月750kV示范工程投運(yùn)以來(lái)[4-5]，800 kV高壓套管發(fā)生絕緣故障尚屬首次，十分有必要深入查找事故原因，避免類(lèi)似問(wèn)題再次發(fā)生。

1 故障情況

1.1 故障過(guò)程

750 kV官東Ⅱ回系統(tǒng)一次回路示意圖如圖1所示。

圖1 750 kV官東Ⅱ回1號(hào)高抗位置

故障當(dāng)日14點(diǎn)53分經(jīng)750 kV蘭州東變7522開(kāi)關(guān)對(duì)官東Ⅱ回線路進(jìn)行第一次設(shè)備充電。充電初期，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。15點(diǎn)50分，巡視人員發(fā)現(xiàn)1號(hào)電抗器C相高壓套管側(cè)聲音加劇、伴隨明顯的放電聲響，15點(diǎn)52分?jǐn)嚅_(kāi)東官Ⅱ線7522開(kāi)關(guān)，第一次充電終止。

該次現(xiàn)象發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)隨即對(duì)該電抗器充電時(shí)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了核查，無(wú)異常；對(duì)該電抗器本體進(jìn)行了檢查，套管末屏接地良好、CT接線端子緊固、鐵芯及夾件絕緣良好，其它外觀均無(wú)異常；對(duì)該電抗器本體絕緣油在線值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用便攜式絕緣油分析裝置采樣分析，結(jié)果均正常。

各項(xiàng)檢查工作結(jié)束后，基于檢查結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)東官Ⅱ線進(jìn)行第二次充電，20點(diǎn)48分，通過(guò)7522開(kāi)關(guān)對(duì)東官Ⅱ線第二次充電時(shí)，該電抗器高壓套管底座瓷裙與套管升高座間有沿面放電現(xiàn)象，由于此時(shí)為夜間，肉眼可見(jiàn)有明顯弧光，為了確保設(shè)備及人員安全，當(dāng)即斷開(kāi)7522開(kāi)關(guān)，官東Ⅱ回啟動(dòng)工作停止。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)分析

2010年1月1日，對(duì)套管進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果套管介損值29.8%，電容量接近0，確定為末屏斷線。

2010年1月13日更換新套管，對(duì)1號(hào)電抗器C相故障套管進(jìn)行拆除，在拆除后放置的過(guò)程中，套管與水平面約30°角時(shí)，套管底座法蘭面處出現(xiàn)明顯漏油，分析可能是套管內(nèi)部存在較大壓力，法蘭面密封處受力膨脹所致，見(jiàn)圖2。

圖2 放置過(guò)程中漏油現(xiàn)象

對(duì)套管末屏內(nèi)部連線進(jìn)行檢查，松開(kāi)末屏密封處螺絲時(shí)，從內(nèi)部冒出大量燒焦氣味的白色氣體和白色粘稠狀的液體，見(jiàn)圖3，10 min左右，內(nèi)部氣體減少，在打開(kāi)末屏密封蓋時(shí)，發(fā)現(xiàn)連接線斷開(kāi)，內(nèi)部有明顯燒焦痕跡，見(jiàn)圖4。

圖3 末屏密封處冒氣及流出白色粘稠狀液體

圖4 末屏抽頭連接內(nèi)部燒傷情況

從現(xiàn)場(chǎng)檢查情況分析，導(dǎo)致1號(hào)電抗器C相高壓套管底座處有放電現(xiàn)象的直接原因?yàn)樘坠苣┢两拥匦√坠軆?nèi)部軟連線斷開(kāi)所致。

2 解體分析

2.1 解體現(xiàn)象

隨后，1號(hào)電抗器C相高壓套管返廠解體檢查，現(xiàn)場(chǎng)解體圖片見(jiàn)圖5～9。

圖5 末屏抽頭連接裝置（軟連接已燒斷）

圖6 末屏接地螺母（容易滑絲）

圖7 套管法蘭末屏接地處放電痕跡

圖8 電容芯子末屏接地處燒蝕外表

圖9 剝開(kāi)末屏可見(jiàn)燒蝕區(qū)域

圖10 剝開(kāi)47屏可見(jiàn)的最深放電點(diǎn)

拆除套管末屏抽頭，在拆除套管末屏抽頭后發(fā)現(xiàn)，套管末屏抽頭引線在靠近套管本體部分發(fā)生熔斷，末屏引線燒斷，長(zhǎng)度不足原長(zhǎng)的1/2，見(jiàn)圖5。套管法蘭內(nèi)壁有放電痕跡，見(jiàn)圖7。套管本體解體檢查發(fā)現(xiàn)：套管電容芯子接地區(qū)域，特別是靠近末屏引線處，損毀情況嚴(yán)重，見(jiàn)圖7、8。套管末屏引線與電容芯子連接部分已經(jīng)燒沒(méi)，燒毀深度約66 mm，從電容屏第131屏直到第85屏，均有燒損痕跡，燒蝕屏數(shù)比例約占35.8%，見(jiàn)圖9、10。

2.2 故障過(guò)程分析

從現(xiàn)場(chǎng)解體發(fā)現(xiàn)末屏處發(fā)生的現(xiàn)象來(lái)看，可以分析出在2009年12月30日所發(fā)生的故障過(guò)程為：套管末屏因故斷開(kāi)，末屏懸浮，產(chǎn)生高電位，末屏和接地法蘭間產(chǎn)生高電場(chǎng)，該部位及附近內(nèi)部法蘭和電容屏間放電，該部位套管外部空氣電離，電暈放電。故首次充電時(shí)因白天未見(jiàn)電暈，第二次充電時(shí)為夜間可見(jiàn)高壓套管靠近基座附近明顯電暈。

3 故障原因分析

從套管現(xiàn)場(chǎng)故障情況及解體檢查過(guò)程中所見(jiàn)現(xiàn)象，可分析出套管末屏引線斷裂是導(dǎo)致750 kV蘭州東變電站Ⅱ回線路1號(hào)電抗器C相高壓套管故障的直接原因。通過(guò)分析，導(dǎo)致套管末屏引線斷裂有以下幾種原因：

1）套管制造過(guò)程中可能存在的問(wèn)題。套管制造過(guò)程中套管末屏引線過(guò)短或引線外部絕緣套管過(guò)長(zhǎng)[6]，如果再經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸過(guò)程中的拉拽，電容芯子位移造成的沖擊等，可能使末屏抽頭引線受損，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障發(fā)生。

2）套管運(yùn)輸過(guò)程造成。此支套管經(jīng)歷了長(zhǎng)距離的運(yùn)輸過(guò)程，可能遭遇路途顛簸，急停等偶然情況，使得套管的電容芯子在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生串動(dòng)，震動(dòng)及突加載荷，會(huì)使末屏引線受到機(jī)械應(yīng)力作用而導(dǎo)致末屏引線損傷。

3）在套管試驗(yàn)或安裝等過(guò)程中的起吊放置動(dòng)作，若離地觸地未做到緩起緩落，也存在類(lèi)似運(yùn)輸急停的沖擊作用，對(duì)末屏抽頭引線造成沖擊。

筆者認(rèn)為，除上述原因外，不排除該套管屬800 kV國(guó)產(chǎn)套管設(shè)備早期產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)、制造、末屏接地焊接點(diǎn)等問(wèn)題上存在經(jīng)驗(yàn)不足等原因，末屏接地引線易造成松動(dòng)甚至脫開(kāi)，從而引發(fā)事故。

4 結(jié)論

750 kV電網(wǎng)自2005年首條示范工程線路投運(yùn)以來(lái)，在近3年得到了迅猛的發(fā)展，截至目前750 kV變電站已投運(yùn)16座。但在750 kV電氣主設(shè)備國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、運(yùn)輸管理、試驗(yàn)控制等各環(huán)節(jié)仍存在未吃透、不成熟、待完善的地方。這次750 kV蘭州東變電站Ⅱ回線路1號(hào)電抗器C相高壓套管絕緣故障在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中暴露出來(lái)，也是這些問(wèn)題的典型表現(xiàn)。

通過(guò)對(duì)首次800 kV高壓套管絕緣故障的深入分析，針對(duì)原因可以采取以下措施：

1）廠家應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，尤其是易導(dǎo)致運(yùn)行故障的薄弱部位，更要實(shí)行嚴(yán)格的檢查制度，并能不斷吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2）套管生產(chǎn)廠家、變壓器/電抗廠家均應(yīng)注重運(yùn)輸管理，在大型設(shè)備的起吊、運(yùn)輸、安裝等過(guò)程上，多投入管理手段，避免設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)甚至運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障造成更大范圍的損失。

3）建議業(yè)主與廠家能夠協(xié)作在投運(yùn)后對(duì)高壓套管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取油及油色譜分析，安全檢察常態(tài)化。

4）繼續(xù)強(qiáng)化堅(jiān)持系統(tǒng)交接試驗(yàn)、系統(tǒng)調(diào)試等手段，堅(jiān)決將重大隱患和事故排除在電網(wǎng)運(yùn)行中，確保能源安全。

[1] 弋長(zhǎng)青,尚勇,李剛.西北750 kV電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃若干問(wèn)題探討[J].電網(wǎng)與清潔能源,2009,25(11):17-21.

[2] 孫強(qiáng),尚勇,唐開(kāi)宇.首批國(guó)產(chǎn)750 kV斷路器絕緣拉桿故障分析[J].電網(wǎng)與清潔能源,2009,25(5):5-7.

[3] 尚勇,孫強(qiáng),李剛,等.750 kV官亭變電站GIS特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)試[J].電網(wǎng)與清潔能源,2009,25(12):11-15.

[4] 王海亭,俞發(fā)暉.750 kV官亭變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)探析[J].電網(wǎng)與清潔能源,2008,24(01):38-40.

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