500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷分析

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作為變壓器的一個(gè)重要組成部分，套管一般都設(shè)置有試驗(yàn)抽頭，且能與末端屏，即電容屏相聯(lián)接。在500kV變壓器的電容型套管中還設(shè)置有電壓抽頭，以用于變壓器運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)電壓[1]。一般而言，變壓器電容型套管的電容屏絕緣物質(zhì)可分為固態(tài)與液態(tài)兩種，液態(tài)的絕緣價(jià)質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)，而固態(tài)的絕緣介質(zhì)則有膠粘紙?zhí)坠芎湍z浸紙?zhí)坠艿龋蜌庵边B的絕緣價(jià)質(zhì)或與電纜直接連接，或在換流變閥的另一端，油氣直連的絕緣介質(zhì)，目前也有極少一部分應(yīng)用于低電壓變壓器中。

1 500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷種類(lèi)

從引起變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷的主要因素來(lái)分類(lèi)的話，500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷可分為受潮引起的缺陷、局部放電引發(fā)的缺陷及套管故障引發(fā)的缺陷等3類(lèi)，對(duì)這3類(lèi)缺陷分別進(jìn)行論述，如下：

1.1 受潮引起的缺陷

對(duì)我工作單位某500kV變電站的主變進(jìn)行例行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)電容型套管電容量與電容介質(zhì)的耗損超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值，電容量的實(shí)際測(cè)得值比標(biāo)準(zhǔn)值高出了近26%，并且超出了規(guī)定容量的5%，電容介質(zhì)的耗損為2.01%，也超出了電容介質(zhì)耗損不得超過(guò)0.8%的規(guī)定。對(duì)三相變壓器的每個(gè)相端進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三相的電容介質(zhì)耗損及電容量、電容量偏差值如下：一相交接值的介質(zhì)損耗、電容量、電容量偏差分別為0.186%、402.1PF、0%，一相規(guī)定值分別 0.169%、403.2PF、1.12%，一相檢驗(yàn)值分別 0.589%、465.8PF、23.45%；二相交接值的介質(zhì)損耗、電容量、電容量偏差分別為1.790%、406.1PF、0%，二相規(guī)定值分別 0.694%、389.7PF、-1.74%，二相檢驗(yàn)值分別0.764%、476.3PF、-1.08%；三相交接值的介質(zhì)損耗、電容量、電容量偏差分別為0.672%、501.2PF、0%，三相規(guī)定值分別為0.820%、398.7PF、2.26%，三相檢驗(yàn)值分別為 0.804%、385.6PF、1.88%。

對(duì)被檢驗(yàn)的套管取樣，對(duì)套管表面進(jìn)行色譜分析，第二相與第三相套管的色譜檢測(cè)值無(wú)誤，顯示一切正常，第一相套管色譜檢測(cè)的數(shù)據(jù)有異常，進(jìn)一步對(duì)第一相套管進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)部有比較明顯的缺陷，拆開(kāi)有缺陷部位，進(jìn)一步檢查可以發(fā)現(xiàn)，部分電容屏有受潮發(fā)霉的現(xiàn)象，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果及直接證據(jù)，表明該段被檢驗(yàn)的套管是因受潮而引起缺陷。

1.2 局部放電引發(fā)的缺陷

某些局部放電引發(fā)的缺陷會(huì)顯露在套管外部，套管外部有局部放電而擊穿的點(diǎn)，顯示有碳化的現(xiàn)象。根據(jù)以往的檢修記錄，電容屏的兩端及接口位置最易引發(fā)局部放電[2]。因局部放電引發(fā)的缺陷會(huì)比較集中，容易被檢測(cè)到，另外，如果套管內(nèi)的雜質(zhì)過(guò)多，或者套管的外部材料性能不佳，都可能會(huì)引發(fā)局部放電，從而引起套管缺陷。

1.3 套管故障引發(fā)的缺陷

對(duì)有故障的套管進(jìn)行拆除檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)套管的將軍帽下的軟木橡膠墊有破損現(xiàn)象，以致套管密封性能變差，儲(chǔ)油柜內(nèi)部有水跡，顯示曾有水蒸汽或水進(jìn)入儲(chǔ)油柜，以致發(fā)生局部故障，從而引發(fā)了整個(gè)套管故障[3]。套管故障引發(fā)的缺陷一般是因?yàn)樘坠艽娣旁O(shè)計(jì)不合理而造成的，套管故障引發(fā)的缺陷是三大類(lèi)缺陷中最難解決的。

2 缺陷原因分析

引起套管缺陷的原因是多種多樣的，也比較復(fù)雜，為了盡快弄清引起上述缺陷的原因，特對(duì)套管進(jìn)行電氣診斷與絕緣油診斷，診斷過(guò)程及結(jié)果如下所述：

2.1 原因診斷試驗(yàn)

電氣診斷?，F(xiàn)場(chǎng)將套管拆除后，將拆除后的套管送入具備電氣試驗(yàn)資質(zhì)的試驗(yàn)室，48至72H后進(jìn)行電氣診斷，診斷項(xiàng)目包括了局部放電、介質(zhì)耗損及電容量，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表表1所示：

表1 套管缺陷電氣原因診斷

對(duì)套管進(jìn)行絕緣油試驗(yàn)，結(jié)果顯示，微水為12毫克每升，擊穿電壓為52kV，介質(zhì)耗損約為0.023%。

2.2 原因診斷綜合分析

引起套管缺陷的原因是復(fù)雜多變的，隨著套管工作環(huán)境的改變而有所改變，如果變壓器所在地區(qū)的環(huán)境惡劣，風(fēng)吹日曬的情況下，套管極易受到外界環(huán)境的侵蝕而引起缺陷。一般情況下，變壓器在鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的話，則套管更易被損壞，或者說(shuō)更易引起缺陷[4]。在絕緣油氣試驗(yàn)中，筆者發(fā)現(xiàn)，套管中的上下油管呈九十度，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得外部油污不易進(jìn)入套管，但是會(huì)在轉(zhuǎn)角處形成一定的堆積，日積月累，部分油污還是會(huì)進(jìn)入套管，從而引起套管缺陷。

套管密封失效時(shí)，也會(huì)因?yàn)槭艹倍鹛坠苋毕?。?dāng)電擊試驗(yàn)時(shí)，在0屏的方向，其內(nèi)側(cè)一共有16層電容屏，電擊試驗(yàn)共擊穿12層電容屏。電容量與介質(zhì)耗損是判斷變壓器套管絕緣缺陷的兩個(gè)主要指標(biāo)，當(dāng)電氣試驗(yàn)結(jié)果顯示電容量增大時(shí)，應(yīng)該考慮是否是電容屏有絕緣缺陷，如果電氣試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)介質(zhì)耗損過(guò)大，則應(yīng)考慮是否是受潮引起的電容缺陷。高電壓等級(jí)的電容型套管內(nèi)部的卷繞不夠緊密時(shí)會(huì)造成電容局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)大，從而引發(fā)絕緣缺陷。局部放電具有間歇性，即放電、熄滅、再次放電，這個(gè)間歇性的過(guò)程使得現(xiàn)有的檢測(cè)手段難以通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部缺陷。

2.3 套管接地方式對(duì)缺陷的影響分析

套管接地的方式對(duì)缺陷會(huì)有一定的影響，主要體現(xiàn)在外置式的接地方式引起的缺陷率高于內(nèi)置式接地方式的缺陷率。近三年里，我公司外置式接地方式的套管缺陷發(fā)生了13起，而內(nèi)置式接地方式的套管缺陷僅發(fā)生了4起。仔細(xì)分析兩種接地方式的異同之處，可以發(fā)現(xiàn)，外置式接地方式的套管末端通常會(huì)懸浮，而不能完全接地，導(dǎo)致放電現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，從而容易引起擊穿現(xiàn)象，而引起缺陷[5]。但是外置式的接地方式更易檢修人員檢修，當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)引起注意，從而避免更大的缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

若要最大限度地防止套管缺陷，則應(yīng)從設(shè)備選型入手，至基建驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)的每個(gè)階段，都要做好細(xì)致的檢查與驗(yàn)收工作，設(shè)備選型的關(guān)鍵在于選擇合適的設(shè)備，而不是一味地選擇過(guò)大過(guò)好的變壓器及套管，以免不符實(shí)際，更容易引起缺陷，另一方面，設(shè)備的選型應(yīng)充分考慮設(shè)備使用地的環(huán)境氣候，比如，南方氣候濕潤(rùn)，宜選用防潮耐腐蝕的設(shè)備，而北方氣候干燥寒冷，宜選用防寒、不易干裂的套管。在基建驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收工作人員應(yīng)與廠家專(zhuān)業(yè)人員一起，進(jìn)行細(xì)致檢查，比如，對(duì)套管接地方式的檢查，對(duì)套管接頭的檢查、密土性能的檢查等。在運(yùn)行維護(hù)時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行維護(hù)規(guī)章制度，對(duì)套管及整個(gè)變壓器進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)。除此之外，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)做好定期巡視記錄，定期對(duì)套管進(jìn)行電氣及油試驗(yàn)，確保套管在使用過(guò)程中的技術(shù)可行性，更要注意套管各部位連接性能是否符合套管運(yùn)行的要求。在日常巡視檢修過(guò)程中，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)注意做到及修必修，修必修好，如果套管內(nèi)油位不足，應(yīng)及進(jìn)補(bǔ)油，對(duì)套管的污漬應(yīng)做到及時(shí)清理，防微杜漸，在日常檢修巡視中，做到將引起缺陷的原因掐滅在搖籃里，從而保證套管的正常運(yùn)行，缺陷率能降到有效的控制范圍內(nèi)。