對一起變壓器套管故障及處理方法的探討

楊紅梅

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊 830000)

1 引 言

變壓器是在電力系統(tǒng)中承擔(dān)電能傳輸和分配以及電壓轉(zhuǎn)換的主要電氣設(shè)備，由變壓器本體和各類配置裝置組成。其中，變壓器套管是變壓器重要的組成配件，是變壓器載流元件之一，是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對地絕緣，并且也擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。如果變壓器的高、低壓側(cè)套管出現(xiàn)故障或者缺陷，將直接危及變壓器的運行及電網(wǎng)供電的可靠性。套管有不同的電壓和電流等級，有不同的形式，主要有充氣套管、充油套管、純瓷套管、電容式套管等。電容式套管有膠紙電容式和油紙電容式兩種，是以電容芯子為主絕緣的套管。如果變壓器油紙電容式套管密封不嚴(yán)發(fā)生漏油事故，套管內(nèi)電容屏間少了油介質(zhì)，會導(dǎo)致電容燒壞，并有可能導(dǎo)致主變壓力釋放閥動作，嚴(yán)重的會導(dǎo)致發(fā)熱、燒壞，甚至發(fā)生爆炸，因此套管密封不嚴(yán)密問題不能忽視，對套管及時進(jìn)行檢修與維護(hù)、減少并杜絕套管事故是十分重要的。

2 事故回顧

2009年12月下旬，在新疆阿勒泰地區(qū)某水電站施工過程中，4臺SF10—50000/110型的主變壓器油箱釋壓閥全部動作，變壓器油枕氣囊不同程度受損，并伴有油噴現(xiàn)象。同時110kV GIS與變壓器連接部分氣體壓力下降。

事故發(fā)生后，變壓器廠家到現(xiàn)場檢查事故原因，初步判斷為變壓器配套套管采用南方廠家生產(chǎn)品，沒有考慮到在高寒地區(qū)的使用環(huán)境溫度，加之電站安裝尚未完成，主變安裝完成后未投入運行，本體溫度太低，導(dǎo)致密封圈失效。因當(dāng)時氣溫太低，室外無法工作，次年春季將套管運回廠家進(jìn)行檢查分析，原因同前。

3 事故分析

該電站的接線方式為單機(jī)單變，匯集到110kV GIS后集中出線，110kV設(shè)備采用GIS(六氟化硫組合電器)設(shè)備，主變壓器高壓側(cè)采用油紙電容式套管與GIS設(shè)備連接，主變?yōu)閼敉庵髯儭?/p>

事發(fā)地阿勒泰處于我國西北最邊遠(yuǎn)地區(qū)，冬季氣溫很低，最低時達(dá)到－40℃以下，事故發(fā)生當(dāng)天氣溫達(dá)到－30℃。

事故發(fā)生后，作業(yè)人員立即對主變外觀進(jìn)行檢查。4臺主變壓力釋放閥動作噴油，主變油枕氣囊受損，油枕油位降低，主變其他部位未見異常。廠家將油套管拆回后解體檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣油密封圈已經(jīng)失效，其他部位完好。由于變壓器廠家采用的套管屬于外購油紙電容式套管產(chǎn)品，沒有考慮到使用地區(qū)的溫度問題，套管使用溫度為－25～40℃，套管中的橡膠密封圈不能抵抗－30℃低溫，橡膠密封圈在低溫作用下硬化，導(dǎo)致密封失效。GIS設(shè)備中的SF6氣體通過密封圈泄露至變壓器本體，造成器身壓力上升，釋壓器動作，油枕氣囊損壞 (當(dāng)時GIS開關(guān)站設(shè)備已經(jīng)安裝完畢，主變高壓進(jìn)線室氣體已經(jīng)充至正常壓力0.4MPa)。

3.1 常見的變壓器油紙電容式套管故障

a.因環(huán)境質(zhì)量差導(dǎo)致套管表面污穢，造成雨霧天氣發(fā)生電暈現(xiàn)象。

b.套管出線連接松動，接觸處過熱導(dǎo)致氧化，甚至燒熔。

c.套管表面臟污并吸收水分后，會使絕緣電阻降低、導(dǎo)電性靈敏，不僅容易引起表面閃絡(luò)，還可能因泄漏電流增加，使絕緣套管發(fā)熱并造成瓷質(zhì)損壞，甚至擊穿或在套管之間發(fā)生放電現(xiàn)象，造成保護(hù)跳閘，嚴(yán)重時會使套管產(chǎn)生裂紋和破碎。

d.在安裝或檢修過程中，造成導(dǎo)電桿松動，或套管受力不均，發(fā)生套管過熱、滲油等，極易使變壓器受潮出現(xiàn)絕緣故障，導(dǎo)電桿螺紋損壞，有過熱變色現(xiàn)象。

e.使用時間較長、環(huán)境溫度高，套管密封墊老化，套管膠墊密封失效。油紙電容式套管頂部密封不良，可能導(dǎo)致進(jìn)水使絕緣擊穿，下部密封不良使套管滲油，導(dǎo)致油面下降。f.使用環(huán)境潮濕，套管內(nèi)部絕緣容易受潮。g.變壓器套管因環(huán)境溫度太低，導(dǎo)致密封失效，

引起變壓器故障的很少見，一般只發(fā)生在冬天比較寒冷的北方區(qū)域。

3.2 針對以上套管的各類故障及主要缺陷的處理措施

針對套管本身設(shè)計或者制造結(jié)構(gòu)不合理而引起的頭部過熱問題，可采用銀銅過渡，從而減小受熱氧化。針對套管本體或者引線密封不良，有滲水或漏油等現(xiàn)象，可采取的措施是:通過更換質(zhì)量好的膠墊，擰緊緊固螺栓，密封圈應(yīng)受力均勻，松緊適度，使套管密封嚴(yán)密。針對套管油樣檢驗不合格，應(yīng)重新進(jìn)行濾油、加熱等，并且定期進(jìn)行檢驗，符合規(guī)范后方可投入運行。同時在安裝與檢修的拆、接、引過程中，要注意檢查各部位是否連接良好，導(dǎo)電體接觸面應(yīng)打磨光滑后涂上導(dǎo)電膏，以減小其接觸電阻，從而杜絕其摩擦導(dǎo)致過熱現(xiàn)象。

3.3 套管形成缺陷的主要原因分析

主要原因:a套管設(shè)計本身存在不足之處;b套管在制造過程中使用的材料余度不大;c選擇主變配套套管時，沒有充分考慮地理環(huán)境與運行環(huán)境 (海拔、濕度、溫度等);d在運輸及安裝、檢修作業(yè)中人為造成的。

對于以上原因造成的缺陷，注意以下幾點是比較容易避免的:

a.套管臥放及運輸時，應(yīng)放在專用包裝箱內(nèi)，保持固定，以免竄動損傷。套管放置時上端無瓷裙部位設(shè)支撐點，尾部也要設(shè)支撐點，支撐點下用軟物墊好，以免損傷支撐點。

b.套管起吊時應(yīng)緩慢進(jìn)行，避免碰撞其他物體;直立起吊安裝時，應(yīng)使用法蘭盤上的吊耳，并用麻繩綁扎套管上部，以防傾倒;豎起套管時，應(yīng)避免任何部位接觸地面。注意不可起吊套管瓷裙，以保證瓷套完好。

c.在套管的裝配中應(yīng)特別注意以下幾點:a防止受潮:存放時應(yīng)放置在干燥的環(huán)境或者在倉庫保存，安裝時盡量選擇良好的天氣進(jìn)行裝配;b套管頂部的密封:套管頂部的密封可分為套管本體的密封和穿引線的密封，如果頂部接線板、導(dǎo)電頭之間密封不嚴(yán)密，雨水會沿套管頂部接線板、導(dǎo)電頭及電纜線順導(dǎo)管滲入變壓器引線根部，將會導(dǎo)致受潮擊穿放電，造成保護(hù)停電，因此，必須用螺栓壓緊以保證密封。

d.在做耐壓試驗真空注油時，應(yīng)選擇干燥天氣，套管各部分密封情況檢查合格后，首先建立真空，保持殘壓在133.3Pa以下，按規(guī)定時間注油?？紤]到要取油樣及破壞真空，應(yīng)稍多注一些油。注油后破壞真空時，套管油位稍有下降，若有缺油現(xiàn)象需及時加油。

e.在套管運行時，其外部接地罩應(yīng)良好接地;均壓球位置調(diào)整應(yīng)適當(dāng)，如調(diào)整不當(dāng)，球面會產(chǎn)生滑閃放電，造成介質(zhì)擊穿，對套管的電氣性能危害很大;油樣閥、放油塞的質(zhì)量要好，不得有銹跡;膠墊的質(zhì)量應(yīng)良好。

4 事故處理

此次變壓器事故，主要是由套管密封失效引起的。套管密封失效的原因主要有以下幾個方面:a套管密封材料與套管配合不嚴(yán)密;b超周期運行或膠墊存在質(zhì)量問題、膠墊老化等;c安裝與檢修人員經(jīng)驗不足，螺栓緊固力不夠;d在套管大修中，抽真空不徹底，使屏間殘存空氣，運行后在高電場作用下，發(fā)生局部放電，可能導(dǎo)致絕緣層被擊穿，造成事故。

此次事故處理方式為變壓器油枕氣囊更換，變壓器重新濾油，套管密封更換為適應(yīng)溫度－40～40℃的密封裝置。

該事故是在安裝過程中出現(xiàn)的，如果在運行中出現(xiàn)，后果將不堪設(shè)想 (但也可能不會在運行中出現(xiàn)，因運行中變壓器本體會發(fā)熱，密封圈不會因環(huán)境溫度過低而失效)。

5 結(jié) 語

對于一些特殊地區(qū)，如高海拔地區(qū)、高溫地區(qū)、高寒地區(qū)、潮濕地區(qū)等，在變壓器訂貨及安裝時，要特別考慮變壓器與套管的配套使用及安裝環(huán)境的問題。要充分考慮安裝地區(qū)的實際情況，根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇相應(yīng)的變壓器與配套裝置。在安裝過程中，安裝人員要考慮變壓器及套管的實際應(yīng)用環(huán)境極限，及早發(fā)現(xiàn)問題，在安裝時保質(zhì)保量。在運行時，運行維護(hù)人員要經(jīng)常仔細(xì)檢查相應(yīng)設(shè)備的運行情況，在高溫低寒天氣，注意保證設(shè)備的正常運行參數(shù)，及早發(fā)現(xiàn)運行中的問題，把事故控制在萌芽狀態(tài)，保證電站的正常運行，避免造成嚴(yán)重后果。

［1］管勝利.淺析配電網(wǎng)變壓器油紙電容式套管故障與防護(hù)措施［J］.電氣世界(電子版)，2009(6).

［2］張安剛.配電變壓器套管常見故障維修［J］.農(nóng)村電工(電子版)，2007(4).