變壓器高壓套管末屏接地故障分析與對比

肖鈞文，劉顯衛(wèi)，郭 華，趙志剛

（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭 411100）

變壓器高壓套管末屏接地故障分析與對比

肖鈞文，劉顯衛(wèi)，郭 華，趙志剛

（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭 411100）

分析兩起110 kV變壓器套管末屏故障對變壓器運行造成的危害，尋找套管末屏接地不良故障原因，提出相應處理措施。

變壓器；套管末屏；接地故障

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.15

0 前言

高壓套管是變壓器的重要組件，也是電力系統(tǒng)中重要的電氣設備，其作用是把變壓器高壓繞組的引線引到油箱的外部。高壓套管起著固定引線以及保證對地絕緣的作用。運行中的高壓套管要具有良好的熱穩(wěn)定性，以承受長期負荷電流及短時的瞬間過熱。如果變壓器套管存在缺陷或發(fā)生故障，將直接危及變壓器的安全運行及其可靠供電。

1 兩起高壓套管末屏異常簡述

（1）2016年9月25日，試驗人員通過紅外測溫儀發(fā)現(xiàn)某變壓器1#主變110 kV側510B相穿墻套管末屏部位溫度異常，故障套管為油紙電容型穿墻套管，型號CRW-110/1250-3，是國內某廠于1997年3月生產(chǎn)，同年7月投入運行。B相末屏存在發(fā)熱現(xiàn)象，最高溫度為34.6℃，而正常的C相溫度為32.2℃，溫差達到2.4 k，根據(jù)DL/T 664—2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》附錄B.1關于高壓套管的條款，可診斷此現(xiàn)象為嚴重及以上的缺陷。

現(xiàn)場進行了510B相穿墻套管的絕緣電阻、介損及電容量的測試驗。測量數(shù)據(jù)如表1所示，符合標準要求，并與上一次的試驗數(shù)據(jù)對比，表明510B相末屏處發(fā)熱未傷及到穿墻套管的主絕緣。

隨后從510B相穿墻套管取油樣進行了分析，油的色譜試驗數(shù)據(jù)見表2。

從表2可知，510B相穿墻套管氫氣含量達到了177.125 μL/L，存在受潮的可能，這與密封圈破損有關。

打開510B相穿墻套管末屏接地小蓋，如圖1所示，觀察可知末屏接地小蓋與末屏端子之間僅用銅線進行固定連接，密封墊已經(jīng)破損，末屏端子表面氧化，接地小蓋同末屏接觸部位的表面臟污。

從末屏檢查情況可知，510B相末屏處未觀察到明顯的放電痕跡，穿墻套管接觸不牢固，導致末屏接地端子部位氧化。

（2）2016年10月4日對同一變電站的520穿墻套管跟蹤。B相最高溫度為26.6℃，正常的A相溫度為16.1℃，溫差達到了10.5℃，根據(jù)DL/T 664-2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》關于高壓套管的條款，此現(xiàn)象可診斷為危急缺陷。

現(xiàn)場進行了520B相穿墻套管的絕緣電阻、介損及電容量的測試驗。測量數(shù)據(jù)如表3所示，符合標準要求，并與上一次的試驗數(shù)據(jù)對比，表明520B相末屏處發(fā)熱也未傷及到穿墻套管的主絕緣。

隨后從520B相穿墻套管取油樣進行了分析，油的色譜試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2可知，520B相存在微量的乙炔，這說明其內部可能存在過放電的現(xiàn)象。

表1 510B相穿墻套管試驗數(shù)據(jù)

表2 510B相和520B相套管油色譜試驗數(shù)據(jù)對比μL/L

表3 510B相和520B相穿墻套管試驗數(shù)據(jù)

圖1 510B相穿墻套管末屏檢查情況

對520B相末屏進行檢查，末屏接地部位如圖2a所示，可以清楚地看到末屏周圍存在漏油的現(xiàn)象。該穿墻套管末屏接地方式為內蓋式，末屏電容芯子直接與接地蓋內的彈簧壓片相連從而實現(xiàn)接地。將接地蓋打開之后，可以觀察到末屏端子周圍布滿黑色油污的物體，且末屏端子圓柱體形狀已發(fā)生改變，如圖2b所示；末屏蓋子的壓緊彈簧部位有放電的痕跡，且彈簧片上有放電擊穿形成的小孔，如圖2c所示；將末屏芯子取出，檢查發(fā)現(xiàn)末屏芯子有燒灼的現(xiàn)象，如圖2d所示。

從末屏檢查情況可知，520B相則存在明顯的放電現(xiàn)象，可能是由于520B相末屏接地小蓋開距過大，末屏接地端子變形，在運行期間末屏極有可能未接地。

圖2 520B相穿墻套管末屏部位的檢查

2 兩起故障對比分析

油紙電容式穿墻套管的主絕緣相當于許多電容串聯(lián)而成，高壓導體部分對地電壓均勻分布在各層之間。正常運行的高壓套管末屏應可靠接地，若彈簧壓片與末屏之間沒有可靠連接，則相當于末屏端子和地之間接入了一個電容或電阻。末屏與地之間接入電容的等效電路如圖3所示。

圖3 末屏端子接入電容等效電路圖

圖3中C1為穿墻套管導電桿對末屏的等效電容，C2為電容末屏與地斷開連接后對地的等效電容，此電容值較?。籙1和U2分別為系統(tǒng)運行的相電壓和末屏對地電壓。根據(jù)電容分壓原理可知，末屏對地的電壓U2見式（1）。

因此在電容芯子與地之間存在一個較高的懸浮電位，該電位導致末屏對地放電而發(fā)熱。

末屏與地之間接入電阻的等效電路如圖4所示。

同樣根據(jù)電容分壓原理，可知電阻部位電壓UR見式（2）。

圖4 末屏端子接入高阻的等效電路

由于R較大，但考慮到電容是pF級別，因此電壓仍主要分布在穿墻套管主絕緣上，分布在電阻上的電壓造成末屏部位發(fā)熱。

520B相穿墻套管溫差比510B相溫差更大，經(jīng)過檢查，結合理論分析可以判斷520B相為末屏與地虛接導致較為強烈的放電從而發(fā)熱較為明顯；510B相穿墻套管則更接近于電阻接地模型，因經(jīng)高阻接地而出現(xiàn)發(fā)熱，不及520B相發(fā)熱明顯，也未出現(xiàn)放電痕跡。

3 結語

兩起穿墻套管末屏發(fā)熱均是由于接地蓋子彈簧壓片與末屏接觸問題所致，末屏沒有直接接地，導致末屏與地之間形成一個高阻或電容而發(fā)熱。近年來，電力系統(tǒng)內發(fā)生了許多變壓器套管，互感器末屏裝置異常的情況，已嚴重危及設備的安全與可靠運行。為規(guī)范對變壓器套管，互感器設備末屏日常維護工作，建議嚴格按照規(guī)程要求，切實履行設備的交接與驗收把關，杜絕缺陷產(chǎn)品；除正常巡視項目外，還應注意變壓器套管，互感器末屏設備是否出現(xiàn)滲漏或油污等情況；積極推廣紅外測溫等檢測手段，加強對電壓致熱型設備的排查，防范于未然。

TM623.3

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〔編輯 王永洲〕