35千伏變壓器中性點(diǎn)套管燒毀分析

彭興海 李青原 趙明玉 孫智銘 朱國(guó)強(qiáng)/國(guó)網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司

35千伏變壓器中性點(diǎn)套管燒毀分析

彭興海 李青原 趙明玉 孫智銘 朱國(guó)強(qiáng)/國(guó)網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司

某35千伏變電站于2013年7月投入運(yùn)行，8月17日35千伏中性點(diǎn)套管對(duì)地放電，并導(dǎo)致套管燒毀。于2013年9月25日進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊芯更換。變電站為35千伏變電站，35/10千伏兩級(jí)電壓，其規(guī)模：35千伏單母線接線，終期出線2回，本期出線1回；10千伏終期出線6回，本期3回。主變壓器為新疆某廠生產(chǎn)的SZ11-3150/35型變壓器，聯(lián)結(jié)組別為Yndll，變比為35± 3×2.5%/10.5千伏，戶外油浸自冷式變壓器。變壓器高低壓側(cè)出線套管為電纜出線套管，按插拔式設(shè)置（實(shí)際為肘型出線電纜終端），套管結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)為瓷質(zhì)，外側(cè)為聚乙烯絕緣外套。

套管；燒毀；分析

一、主變35千伏中性點(diǎn)套管損毀情況

某變電站于2013年7月10日投產(chǎn)，2013年8月17日35千伏中性點(diǎn)發(fā)生對(duì)地放電燒毀。9月25日進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊芯更換。從損毀的中性點(diǎn)套管實(shí)物照片可見(jiàn)，套管伸入變壓器內(nèi)部部分材質(zhì)為瓷質(zhì)并帶有瓷裙且浸入變壓器油內(nèi)；套管伸出變壓器上蓋部分，由內(nèi)外兩部分組成，一是內(nèi)瓷套與變壓器內(nèi)部為一個(gè)整體，用法蘭螺栓將套管固定在變壓器上蓋上，二是外絕緣套，由聚乙烯材料制成，外形為圓柱筒形，上部帶有可拆卸絕緣帽，在對(duì)地放電過(guò)程中已燒毀。由實(shí)物照片明顯可見(jiàn)，瓷套上部及瓷套和上蓋連接處已在放電中燒毀，中部也有燒毀的痕跡。

二、35千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓及過(guò)電壓

35千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓在三相平衡的情況下，應(yīng)該為零電位，但由于在實(shí)際運(yùn)行中三相不可能完全平衡及諧波等因素，中性點(diǎn)電位會(huì)產(chǎn)生漂移。在單相接地時(shí)中性點(diǎn)對(duì)地電壓會(huì)升高至相電壓。按規(guī)程要求，允許運(yùn)行1-2小時(shí)。因而中性點(diǎn)并非零電位，對(duì)地非零電壓。

1.正常運(yùn)行方式下35千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的電位。

在正常運(yùn)行方式下，三相電壓電流雖基本平衡，但不可能完全平衡，由于變壓器用電負(fù)荷存在工業(yè)負(fù)荷及電力電子設(shè)備存在，35千伏系統(tǒng)的諧波是不可避免的，諧波電流電壓也會(huì)提高中性點(diǎn)電位。所以正常運(yùn)行方式下，35千伏系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的漂移電位隨著系統(tǒng)三相不平衡水平和諧波水平而變化。

2.單相接地時(shí)，變壓器35千伏中性點(diǎn)對(duì)地電壓升高。

35千伏系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)對(duì)地電壓升高至相電壓，計(jì)及原有中性點(diǎn)電位漂移，中性點(diǎn)對(duì)地電壓甚至可能大于相電壓。由于35千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)允許單相接地1～2個(gè)小時(shí)。變壓器中性點(diǎn)絕緣水平應(yīng)按全絕緣水平考慮。

3.35 千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓。

在運(yùn)行中35千伏中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)不僅有電位漂移及系統(tǒng)單相接地時(shí)的電壓升高，還有過(guò)電壓。有斷路器跳合閘產(chǎn)生的操作過(guò)電壓；有間隙性弧光接地過(guò)電壓；還可能有在特定環(huán)境下諧振過(guò)電壓引起的中性點(diǎn)過(guò)電壓及雷電沖擊過(guò)電壓。操作過(guò)電壓內(nèi)過(guò)電壓一般為相電壓的3～4倍，即35千伏中性點(diǎn)過(guò)電壓可達(dá)70～82千伏。

在35千伏變壓器中性點(diǎn)不引出的Ydll接線，中性點(diǎn)及高低壓線圈均處于變壓器油中，由線圈本身絕緣和變壓器油共同承受變壓器的正常電壓和過(guò)電壓（包括變壓器中性點(diǎn)的漂移電壓和過(guò)電壓），但對(duì)于接連組別為Yndll，中性點(diǎn)套管引出的變壓器，中性點(diǎn)套管承載的電壓及過(guò)電壓，由于套管端子未接線，產(chǎn)生斷頭效應(yīng)而形成行波過(guò)電壓，會(huì)增大中性點(diǎn)的過(guò)電壓水平。電壓可達(dá)到中性點(diǎn)不引出時(shí)的3～4倍。

三、中性點(diǎn)套管燒毀原因分析

1.變壓器中性點(diǎn)套管形成對(duì)地放電的原因。

由實(shí)物照片可見(jiàn)套管爬電距離為160mm。按全絕緣要求的爬電距離為1256mm。該套管爬電距離僅為要求爬電距離的12.74%，爬電比距僅為6.84mm/千伏，僅為Ⅲ級(jí)污穢爬電比距25mm/千伏的1/4，因而在過(guò)電壓的作用下發(fā)生放電，導(dǎo)致貫穿性放電燒毀套管。

2.變壓器中性點(diǎn)套管結(jié)構(gòu)上蓋外部分密封結(jié)構(gòu)不夠緊密，無(wú)壓緊緊固件。導(dǎo)致變壓器中性點(diǎn)套管上蓋外部分瓷套管與外絕緣套管間的間隙為空氣間隙?？諝庵械某睔鈺?huì)沿縫隙及外套管絕緣套與外套管瓷套法蘭間的縫隙進(jìn)入并吸附在絕緣套的內(nèi)表面，造成絕緣套的內(nèi)表面和外表面受潮污穢，加劇了表面的放電過(guò)程，較快地形成了表面對(duì)地放電通道，放電電流將絕緣套內(nèi)表面局部燒毀炭化引起大面積燒毀炭化，絕緣被擊穿，形成對(duì)地短路放電，在保護(hù)動(dòng)作下切除故障。

3.變電站所在地的污穢等級(jí)必須按Ⅲ級(jí)或以上考慮，變電站所處位置為山川河谷地帶，距河流100m左右，該地區(qū)的濕度較大。該地區(qū)海拔高度為2960m，外絕緣應(yīng)按海拔3000m修正。沿河流上游5K m處有某水庫(kù)，水庫(kù)處于某工業(yè)園區(qū)下方，沿河流下游15K m處又是某工業(yè)園區(qū)，有水泥、硅鐵合金企業(yè)，均屬于污穢源，空氣中含有較多濕水汽，碳、硫、硅、鐵等工業(yè)氧化物塵埃和氣體。吸附在絕緣套管內(nèi)外表面形成污垢，所以不能視套管內(nèi)表面為純凈的絕緣體表面。

4.該35千伏變電站所在電源為某110千伏變電站的35千伏系統(tǒng)35千伏線路總長(zhǎng)度已達(dá)120多公里，而主變中性點(diǎn)燒毀前某110千伏變電站35千伏消弧線圈并未投運(yùn)，因而35千伏系統(tǒng)單相接地電容將達(dá)10安以上，一旦發(fā)生弧光接地，消弧較為困難，所以當(dāng)某35千伏變電站變壓器中性點(diǎn)對(duì)地放電時(shí)，電弧時(shí)間較長(zhǎng)，使接地電弧通道發(fā)展形成中性點(diǎn)對(duì)地?fù)舸?/p>

四、結(jié)論及建議

1.結(jié)論。

綜上分析中性點(diǎn)套管燒毀是變壓器套管爬電比距偏小，在內(nèi)外過(guò)電壓作用下，由邊緣效應(yīng)形成高電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)空氣放電發(fā)展成對(duì)地放電燒毀套管外瓷絕緣和外絕緣套。

2.建議。

（1）35千伏變壓器的接線組別Ydll和Yndll相比較，Yndll中性點(diǎn)過(guò)電壓情況較嚴(yán)重，容易出現(xiàn)中性點(diǎn)故障，因而建議35千伏變壓器中性點(diǎn)在不采用消弧線圈、電抗接地的情況下，不宜采用Yndll接線的變壓器，應(yīng)采用Ydll接線變壓器。

（2）若已建成的35千伏變電站為Yndll接線，而變壓器中性點(diǎn)又未經(jīng)消弧線圈（電抗、電阻）接地，為防止發(fā)生類似上述變壓器中性點(diǎn)套管燒毀事故，宜在變壓器中性點(diǎn)套管引接一只避雷器作為過(guò)電壓保護(hù)。

（3）建議變壓器生產(chǎn)廠家對(duì)高海拔變壓器的電纜套管按照高海拔、實(shí)際污穢等級(jí)進(jìn)行改進(jìn)，使其能符合干弧距離和爬電比距的要求。

（4）目前部分電纜附件廠家生產(chǎn)的肘型電纜頭不滿足35千伏爬電距離要求，若變電站主變采用了這些產(chǎn)品，建議在適當(dāng)時(shí)機(jī)予以更換為合格的插拔式電纜頭。