主變高壓套管故障及處理措施分析

葉志偉

摘要：文章在介紹主變高壓套管的結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，對主變高壓套管主要故障類型及產(chǎn)生的原因進行了分析，探討了正確的處理方法，提出了主變高壓套管在運行和檢修中需要注意的事項，以確保主變的安全運行。

關(guān)鍵詞：主變高壓套管；電流致熱型；電壓致熱型；末屏；墊圈；變壓器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM421 文章編號：1009-2374（2016）32-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.036

變壓器是變電站的核心電氣設(shè)備，承擔著電壓轉(zhuǎn)換、電能傳輸及分配以及電壓轉(zhuǎn)換的重任，其主要由繞組、鐵芯、油枕、油箱、由變壓器本體和各類配置裝置組成。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。本文主要針對變電站最常見的油紙電容式套管的結(jié)構(gòu)簡要介紹，并針對常見電流型致熱的將軍帽故障和電壓型致熱型的套管漏油故障以及末屏故障三個缺陷進行詳細分析，提出合理的處理方法和運維建議。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

電容式變壓器套管為全密封結(jié)構(gòu)，由電容芯子，上下瓷套、連接法蘭、油枕、接線板和密封件組成；電容芯子為套管的主絕緣，是由變壓器油浸漬的高壓電纜紙盒鋁箔板組成的多層圓柱形電容器，在連接法蘭上設(shè)有測量端子（即末屏）作為接榫及局部測量使用，套管內(nèi)部有變壓器油，頭部有油枕。

2 變壓器套管主要缺陷原因分析

2.1 變壓器套管導(dǎo)體發(fā)熱分析

變壓器高壓套管作為高壓繞組引出線的支持及絕緣體，套管導(dǎo)體部分為穿纜結(jié)構(gòu)，將軍帽與線纜頭通過螺紋連接，在線纜頭處有固定銷，線纜頭與引線通過銀焊接。套管的將軍帽與外部接線板或內(nèi)部導(dǎo)電桿連接處接觸不良，屬于電流致熱型缺陷。若高壓套管將軍帽設(shè)計不合理或者在制造、安裝檢修時未嚴格按照工藝要求執(zhí)行，可能導(dǎo)致將軍帽、線纜頭導(dǎo)電回路局部過熱性故障，嚴重影響變壓器的安全穩(wěn)定運行。其發(fā)熱原因如下：電氣設(shè)備有許多導(dǎo)體接頭，靠機械聯(lián)結(jié)，但由于接頭的實際接觸面積遠比名義接觸面積要小，電流束集流動，形成收縮電阻R1。在導(dǎo)體接頭的表面，往往還存在著氧化膜或硫化膜以及周圍的氣體吸附層，由此產(chǎn)生過渡電阻R2。導(dǎo)體接頭的接觸電阻由收縮電阻和過渡電阻組成，即R=R1+R2。正常情況下，由于將軍帽的內(nèi)螺母與纜線頭的絲扣連接處良好，主導(dǎo)電回路接觸電阻很小，即流過主導(dǎo)電回路的電流遠遠大于分流導(dǎo)電回路的電流，在主導(dǎo)電回路和分流回路中的發(fā)熱量都很小。但將軍帽內(nèi)螺母及線纜頭絲扣，因機械制造或安裝因素，公差尺寸配合差，實際接觸面積遠比名義接觸面積小。將軍帽的內(nèi)螺母與線纜頭的絲扣接觸電阻增大，造成分流回路中流經(jīng)固定銷的電流增大，產(chǎn)生的熱量增大。如果熱量散發(fā)不掉，固定銷的溫度就會升高，進而導(dǎo)致整個連接部分的導(dǎo)體發(fā)熱。

案例描述：如圖1所示，#1主變110kV側(cè)C相套管將軍帽接頭發(fā)熱36.2℃，B相29.8℃，A相25.6℃，當時環(huán)境溫度19℃，負荷電流203A。故障診斷：套管的將軍帽與外部接線板或內(nèi)部導(dǎo)電桿連接處接觸不良。故障點溫升41K，溫差17K，相對溫差41%大于35%，根據(jù)電流致熱型判斷標準屬于一般缺陷。

2.2 變壓器套管油位異常分析

電容式套管絕大多數(shù)用于戶外，運行條件惡劣，絕緣油使得套管內(nèi)絕緣材料與空氣接觸，避免空氣中水分侵入套管內(nèi)部，能夠有效避免絕緣材料氧化，有保養(yǎng)絕緣材料的作用。套管油位異?？煞譃橛臀贿^高或過低兩種情況。

套管油位過高的原因和危害主要分為以下四種：一是套管發(fā)熱引起，長時間運行會造成套管損壞，引起造成設(shè)備停運；二是發(fā)生了內(nèi)漏，主變本體油進入套管中，影響套管絕緣水平，給化學(xué)實驗人員造成誤判；三是套管內(nèi)部絕緣老化膨脹，使得油位升高，大大降低套管絕緣水平，影響設(shè)備正常運行；四是套管注油過程中內(nèi)部空氣未排盡，造成假油位，運行中導(dǎo)致油超出游標尺，造成油位過高。由于套管是密封元件，當主變負荷較重，會造成套管內(nèi)部壓力增大，引起滲油，嚴重時損壞套管。

套管油位過低的原因和危害主要分為以下三種：一是套管嚴重漏油或長期滲油；二是套管發(fā)生內(nèi)漏，套管油進入本體中；三是檢修人員因工作需要（如取油樣），多次放油后沒有進行補油工作。套管油位過低時套管絕緣介質(zhì)暴露可能造成絕緣損壞擊穿事故，且變壓器套管嚴重缺油，套管容易吸潮，并使套管絕緣下降。套管油位下降，如圖2所示，根據(jù)電壓致熱型缺陷定性，套管溫差大于2K，即可定性為重大缺陷及以上。油位異?？梢酝ㄟ^套管的油位指示觀察到，也可以通過紅外測溫和使用對比法，觀察到三相套管的溫度存在溫差。

2.3 變壓器套管末屏故障

由多層相互絕緣的鋁箔層組成的電容屏，能有效改善內(nèi)部電場分布，提高絕緣材料利用率。靠近高壓導(dǎo)電部分的第一個屏為零屏，最外一層屏稱為末屏，通過末屏接地裝置引出接地，整個電容屏全部浸在絕緣油中。在電網(wǎng)內(nèi)運行時，常見的故障是末屏沒有可靠接地。這樣導(dǎo)致外絕緣的瓷套表面的電場受內(nèi)部電容芯子電壓分布不均勻，導(dǎo)致套管的電氣絕緣性能下降，出現(xiàn)不同電位的不良接觸點間或懸浮電位體的連續(xù)火花放電、固體之間油的擊穿現(xiàn)象。末屏良好接地關(guān)系著套管電容屏的絕緣性能。末屏接地引出線穿過小瓷套通過引線柱引出，引線柱對地絕緣，引線柱外加罩金屬接地蓋或接地冒，引線柱和接地蓋相連，接地蓋直接接地。接地蓋和引線柱連接方式主要分為彈簧片連接和直接接觸連接。如圖3所示，當密封墊圈失去彈性或老化后，末屏防雨罩與末屏底座之間產(chǎn)生空隙，使末屏容易進水。銅質(zhì)材料的接地端子與鋁質(zhì)材料的末屏底座遇到水分發(fā)生原電池反應(yīng)，產(chǎn)生電阻率較大的氧化鋁，氧化鋁造成接地端子按下去后無法復(fù)位。由于末屏底座不斷地被氧化，使末屏不能很好地接地。

3 針對以上故障的處理措施

針對套管將軍帽設(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，解決電流致熱型的缺陷。針對套管本體或者密封不良，有內(nèi)漏或外漏等現(xiàn)象，可以通過更換質(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，使套管密封嚴密。針對末屏接地不良，導(dǎo)致電位不均，引起放電現(xiàn)象，可以通過高壓試驗和檢修維護發(fā)現(xiàn)進行更換維護處理。

4 結(jié)語

在詳細了解分析了主變高壓套管的主要缺陷基礎(chǔ)上，秉承一切事故都可以預(yù)防的工作理念，提出以下三點建議：一是運維人員應(yīng)加強關(guān)注套管末屏紅外測溫工作，加深認識電壓致熱型缺陷；二是試驗人員應(yīng)關(guān)注末屏的內(nèi)置式末屏彈簧的結(jié)構(gòu)屬性，必要時測量其絕緣電阻值和tanδ；三是設(shè)備部門應(yīng)嚴把設(shè)備進網(wǎng)關(guān)，可應(yīng)用高壓套管在線監(jiān)測技術(shù)。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）