電力變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因淺析

葉淳錚

摘要：隨著社會的發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，電力系統(tǒng)的鋪設(shè)范圍更加廣泛，為社會的前進(jìn)提供了重要幫助，在電力系統(tǒng)中，變壓器起到重要的作用，根據(jù)不同用戶的需求，將電力能源的電壓進(jìn)行改變，以使其達(dá)到人們的要求。其中高壓進(jìn)出線將電力系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行了鏈接，使其所有設(shè)備構(gòu)成一個(gè)整體，共同來完成輸送電工作。但是，在使用的過程中，常常會發(fā)現(xiàn)高壓進(jìn)出線套管出現(xiàn)一些問題，增加了整個(gè)電力系統(tǒng)的安全隱患，因此，為了使電力系統(tǒng)運(yùn)行的更加安全與可靠，本文就對電力變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因進(jìn)行了研究，首先闡述了高壓進(jìn)出線套管的絕緣結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)分析了變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因，最后，根據(jù)作者自身的實(shí)際工作經(jīng)濟(jì)，提出了一些改善的對策，為電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行提供了一定依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變電器；高壓進(jìn)出線套管；多發(fā)事故；原因

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）7（b）-0000-00

引言：在我國當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，變壓器高壓進(jìn)出線套管通常利用油浸紙材料制作的，在制造的過程中，由于材料的自身結(jié)構(gòu)存在一定問題，以及生產(chǎn)技術(shù)的不正確，常常會出現(xiàn)漏油滲水的問題，或者是在使用的過程中，沒有正確的對其進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致進(jìn)出線套管出現(xiàn)問題，大大減低了進(jìn)出線的絕緣性，很容易使變壓器損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)燃燒與爆炸的現(xiàn)象，為整個(gè)電力系統(tǒng)增加了安全隱患。如在新疆石河子電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于地區(qū)環(huán)境因素的干擾，導(dǎo)致110V變壓器中A相套管出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)停止運(yùn)行的現(xiàn)象。從上述案例就可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前階段中，進(jìn)出線套管的絕緣性在變壓器中具有重要的作用，而其還會出現(xiàn)一些事故，因此，加強(qiáng)對電力變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因進(jìn)行研究具有重要的意義。

一、高壓進(jìn)出線套管的絕緣結(jié)構(gòu)

在當(dāng)前階段電力系統(tǒng)中，變壓器高壓進(jìn)出線套管通常是使用油浸紙制成的，因此，本文就以油浸紙絕緣套管為例來進(jìn)行研究。在該套管中，由很多的部分組成，如油枕、電容芯子、法蘭等，這些結(jié)構(gòu)共同的組成了套管。在套管的中心具有一條導(dǎo)電桿，在其外部貼放上了具有鋁箔的電容芯子，起到了極板的作用。根據(jù)套管的設(shè)計(jì)，在其周圍放置了一些鋁箔，在鋁箔上具有半導(dǎo)體鑲邊，起到了均壓極板的作用。在電容器中具有很多電容屏，零屏屬于最里面的一層電容屏，其是與導(dǎo)電桿連接的，而在套管的測量端子中，就會引出電容器中的最外一層電容屏，使整個(gè)電容器呈現(xiàn)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。因此，在套管正常的使用過程中，不論是其徑向方向，還是軸向方向，存在的電場較為均勻[1]。

在該套管中，油浸紙是主要的絕緣材料。在對套管制作的過程中，先將普通的紙質(zhì)材料進(jìn)行包裹，通常有兩種包裹方式，分別為包纏與迭合，根據(jù)不同的要求，選擇不同的方式進(jìn)行多次包裹，使其形成密集紙層，之后，將套管送入到真空浸油機(jī)中，使浸油能夠均勻、快速的浸入到紙質(zhì)材料中，形成油浸紙?zhí)坠?，根?jù)油絕緣的原理，使套管內(nèi)部形成多個(gè)保護(hù)屏障，從而對進(jìn)出線起到保護(hù)的作用[2]。

二、變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因

在套管使用的過程中，常常會出現(xiàn)一些問題，導(dǎo)致這些問題產(chǎn)生的因素不僅包括了使用與維護(hù)過程中的不當(dāng)，而且在前期生產(chǎn)生的過程中，由于技術(shù)的原因，也能使套管出現(xiàn)問題，使套管的絕緣性能遭到破壞，從而引起變壓器的絕緣事故。在本文的研究中，就以湘西電業(yè)局發(fā)生的絕緣事故為例，對進(jìn)出線套管多發(fā)事故原因進(jìn)行了分析。

（一）事故案例分析

在年底，為了提升電力系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，就開始對變電站進(jìn)行檢修，在對楊公橋變電站1號主變壓器計(jì)劃檢修時(shí)，需要對進(jìn)出線套管進(jìn)行預(yù)試測驗(yàn)，在這一過程中就會發(fā)現(xiàn)，A相套管的絕緣電阻為4700Ω，損耗因數(shù)為1.3%，電容量為419.5pF，通過與以往的預(yù)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，就發(fā)現(xiàn)了一些異常，絕緣電阻與電容量變小，損耗因素增加較高。因此，就重點(diǎn)對該套管進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)套管某處存在漏油的現(xiàn)象，于是，就將該段套管截取下來，重新進(jìn)行浸油處理。在這一過程中，沒有采用真空浸油的方式，并且，使用的油品沒有進(jìn)行脫氣，使浸油紙中存在氣體，影響了其絕緣性。再次對其進(jìn)行預(yù)試檢測時(shí)，絕緣電阻變?yōu)榱?500Ω，損耗因素變?yōu)榱?.2%，電容量為414.8pF，與往年的預(yù)測數(shù)據(jù)相接近[3]。并且，又對浸油中的油品進(jìn)行了分析，在舊油中，氫氣、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳、微水等含量較高，而在新油中，不存在甲烷、乙烷、乙炔、乙烯四種物質(zhì)，氫氣、一氧化碳、二氧化碳含量差距非常的大，只有微水的含量差距較小。根據(jù)上述的所有數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，維護(hù)后的油色譜和微水測試都達(dá)到了要求，但是損耗因數(shù)依然較高，在恢復(fù)運(yùn)行之前，沒有進(jìn)行局放試驗(yàn)。在恢復(fù)運(yùn)行之后，只是運(yùn)行了5天，變壓器就出現(xiàn)了差動保護(hù)，仔細(xì)進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，是由套管絕緣不夠引起的，在其法蘭處出現(xiàn)一個(gè)小洞，最后一層電容屏的引線斷開，從而使套管內(nèi)部出現(xiàn)較多的氣體，從而引起的跳閘動作。

（二）絕緣擊穿分析

在套管中的電容芯子部位，在其外面有多層油浸紙包圍，構(gòu)成了重要的絕緣結(jié)構(gòu)，如果油浸紙?jiān)诮傅倪^程中，沒有按照規(guī)定來進(jìn)行，就會使油浸紙中出現(xiàn)氣隙，或者是油中存在氣泡，導(dǎo)致套管的電場出現(xiàn)不均勻的問題，從而產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。而且，在套管長期的使用過程中，隨著時(shí)間的推移，套管內(nèi)部的氣體與液體的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，也會對其內(nèi)部氣泡或氣隙的場強(qiáng)造成影響，從而使套管出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，如沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，依然進(jìn)行使用，就會使戒指劣化的速度加快，從而對絕緣造成了擊穿[4]。

1、絕緣油中氣泡產(chǎn)生的局部放電

在本次研究案例中，在進(jìn)行維修時(shí)，沒有進(jìn)行脫氣措施，使油中存在這氣泡，并且，在浸油時(shí)，使用的方法不當(dāng)，使用的不是真空浸油的方法，因此，在上述兩種因素的影響下，當(dāng)用該油對油紙進(jìn)行浸泡時(shí)，就會將氣泡帶入到油紙中，通過擠壓，在油浸紙中出現(xiàn)氣泡。在其使用的過程中，油與氣泡就會串聯(lián)起來，構(gòu)成了一個(gè)等值電路。在等值電路中，油的介電常數(shù)為2.2，氣泡的介電常數(shù)為1.1。因此，油的電壓就高一些，氣泡的電壓較小一些，而產(chǎn)生的場強(qiáng)正好相反。由于氣泡的場強(qiáng)較高，所以在該區(qū)域就會出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，產(chǎn)生局部放電的情況下，就會使該區(qū)域的溫度上升，導(dǎo)致氣泡范圍一步擴(kuò)大，從而是放電現(xiàn)象更加嚴(yán)重[5]。

2、油浸紙的氣隙產(chǎn)生局部放電

油浸紙這是一種組合絕緣材料，如在其內(nèi)部出現(xiàn)氣隙，通過高等級交流電壓的情況下，導(dǎo)致氣隙受到的電壓較高，但是擊穿場強(qiáng)沒有變化，因此，就會出現(xiàn)場強(qiáng)大于油紙層，擊穿場強(qiáng)又小于油紙層的問題，從而使該區(qū)域出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。與此同時(shí)，在外施電壓升高的作用下，又使局部放電產(chǎn)生的電壓充至起始電力電壓中，使該區(qū)域出現(xiàn)二次放電的現(xiàn)象[6]。

（三）局部放電產(chǎn)生安全事故

當(dāng)出現(xiàn)上述的局部放電現(xiàn)象時(shí)，就會使套管出現(xiàn)燒損的問題，絕緣性能劣化，對整個(gè)結(jié)緣造成非常嚴(yán)重的破壞，在使用的過程中，在較小擊穿電壓的作用下，就會對電容量造成影響，使其出現(xiàn)損壞的問題。在將其應(yīng)用到正常的變壓器中，套管會出現(xiàn)多次的局部放電現(xiàn)象，逐漸的使其絕緣擊穿，也就是說電流流入到了電容中的最外一層電容平中，從而將電流導(dǎo)入到導(dǎo)電桿中，使其形成了對地短接，出現(xiàn)了短路的問題。這時(shí)，就會產(chǎn)生較多的熱量，不僅會對油產(chǎn)生氣化的作用，而且還會使一部分油進(jìn)行分解，增加了套管中氣體的含量，從而使其內(nèi)部的壓力增加，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，就會導(dǎo)致變壓器跳閘，如果壓力增長的迅速，沒有時(shí)間來進(jìn)行跳閘，就會使變壓器出現(xiàn)爆炸[7]。

三、變壓器高壓進(jìn)出線套管多發(fā)事故的改善對策

為了使套管能夠在變壓器進(jìn)出線中更好的應(yīng)用，最重要的就要加強(qiáng)對油浸紙?zhí)坠苓M(jìn)行研究，更加了解其放電機(jī)理，避免局部放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，從根本上保證變壓器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。在避免局部放電現(xiàn)象時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善：首先在對套管進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要計(jì)算出合理的工作場強(qiáng)，以使套管在長期的運(yùn)行中，降低局部放電現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率；其次，加強(qiáng)油紙的研究，將油紙具有的介電常數(shù)降低，減少套管的介質(zhì)損耗；最后，在選擇浸油時(shí)，可以選取介電常數(shù)較高的油品，使其產(chǎn)生較低的電場，增加了浸油的吸氣性能。與此同時(shí)，在維護(hù)的過程中，還要使用正確的維護(hù)方法，才能真正的使套管絕緣性能得到保證[8]。

總結(jié)：綜上所述，在電力系統(tǒng)中，變壓器進(jìn)出線套管具有重要的作用，其絕緣性是否良好，直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，滲水漏油的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，增加了電力系統(tǒng)的安全隱患，不僅對電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)造成了損失，而且還威脅到了人們的生命安全。本文就對其進(jìn)行了一定的研究，但是，研究中還存在一些不足，這就需要電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)共同將這一問題進(jìn)行完善，以保證電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪剛.電力變壓器高壓套管末屏接地方式問題[J].科技風(fēng)，2014，09（24）：104-105.

[2]畢炳昌.電力變壓器高壓套管末屏異常分析及處理探討[J].通訊世界，2015，04（01）：135-136.

[3]李必歡.關(guān)于高壓/低壓預(yù)裝式變電站安裝、調(diào)試的相關(guān)研究[J].通訊世界，2015，01（04）：81-83.

[4]俞華，段瑋楠，申平等.套管誘發(fā)變壓器突發(fā)性故障原因及建議[J].山西電力，2015，11（03）：15-18.

[5]黎斌，王日新，于欣等.創(chuàng)新型電容式復(fù)合絕緣母線及套管的研究、應(yīng)用和發(fā)展[J].高壓電器，2013，02（06）：131-138.

[6]趙軍，李文峰，邢超等.變壓器套管安裝缺陷及防范措施[J].變壓器，2016，03（04）：69-73.

[7]韓旭濤，劉澤輝，李軍浩等.不拆高壓引線下“油—油”套管電纜出線變壓器介損試驗(yàn)方法研究[J].高壓電器，2016，04（04）：117-122.

[8]陳向勝，潘劍南，李曉剛等.一起大型電力變壓器高壓套管介質(zhì)損耗因數(shù)超標(biāo)故障分析與處理[J].廣東科技，2014，09（08）：75-76+46.