基于顯著性差異的套管缺陷檢測(cè)與分析

楊 智，李 晨，蔣 鵬，趙 琳，周路遙，于 兵

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014）

0 引言

變壓器套管是變壓器最重要的附件之一，它是將變壓器內(nèi)部的高、低壓引線引到油箱外部的出線裝置。套管作為引線對(duì)地的絕緣，還擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。因此，它必須達(dá)到規(guī)定的電氣和機(jī)械強(qiáng)度。套管在運(yùn)行中除應(yīng)承受長(zhǎng)期負(fù)載電流外，還應(yīng)能承受短路時(shí)的瞬時(shí)過(guò)流，即應(yīng)有良好的熱穩(wěn)定性。如果套管存在缺陷或發(fā)生故障，將直接危及變壓器的安全運(yùn)行及其供電可靠性[1-5]。

2011—2014年，電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生多起上海MWB互感器有限公司COT型套管缺陷引起的220 kV及110 kV主變壓器故障。其中，浙江電網(wǎng)發(fā)生2起220 kV套管爆炸事故，運(yùn)行過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)幾支220 kV套管C2H2（乙炔）超標(biāo)；型號(hào)為COT-800的110 kV套管同期發(fā)生4次故障，其生產(chǎn)日期集中在2005—2007年，發(fā)生放電或爆炸的部位集中在套管電容屏部分。因此，檢測(cè)和分析套管的缺陷類(lèi)型及故障原因，提出異常處理對(duì)策，具有重要意義。

為了查明套管故障發(fā)展過(guò)程和主要誘因，本文選取若干基于顯著性差異原理統(tǒng)計(jì)分析而認(rèn)定為存在缺陷的110 kV套管，對(duì)其試驗(yàn)、解體及仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。

1 套管排查數(shù)據(jù)分析

上海MWB公司COT型套管發(fā)生故障前后介質(zhì)損耗因數(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“介損”）、電容量或油色譜數(shù)據(jù)存在異常，其他數(shù)據(jù)未見(jiàn)異常。為了分析事件原因，對(duì)浙江電網(wǎng)在運(yùn)的387支220 kV和207支110 kV COT型套管進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)排查，220 kV套管型號(hào)主要有COT 1050-800和COT 1050-1250，110 kV套管型號(hào)主要有COT 550-800，COT 550-1250，COT 550-1600和 COT 550-2000，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析出廠數(shù)據(jù)及本次排查過(guò)程中所獲取的數(shù)據(jù)。

1.1 顯著性差異分析

文獻(xiàn)[6]詳細(xì)介紹了顯著性差異分析方法。顯著性差異分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)上對(duì)數(shù)據(jù)差異性的評(píng)價(jià)手段，是指當(dāng)數(shù)據(jù)之間存在顯著性差異時(shí)說(shuō)明參與比對(duì)的數(shù)據(jù)可能來(lái)自具有差異的2個(gè)不同總體，或者同一總體由于實(shí)驗(yàn)處理導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)對(duì)象發(fā)生了根本性狀改變，可作為油紙電容式套管介損數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的工具。進(jìn)行顯著性差異分析的數(shù)據(jù)需滿足以下前提：參與統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)據(jù)來(lái)源于同一總體；樣本數(shù)據(jù)分布服從正態(tài)分布。

套管試驗(yàn)參數(shù)的顯著性差異分析流程如圖1所示。

圖1 顯著性差異分析流程

依據(jù)圖1分析流程，以220 kV套管的介損值為例，顯著性差異分析包括以下內(nèi)容：

（1）確定數(shù)據(jù)樣本

220 kV套管出廠試驗(yàn)及本次排查試驗(yàn)中測(cè)得的介損值分布如圖2所示。由圖可知，220 kV套管的出廠試驗(yàn)介損值分散性較小，主要集中在0.2%～0.4%的區(qū)間，與出廠時(shí)間未見(jiàn)明顯相關(guān)性；排查過(guò)程中測(cè)得的介損值分散性較大，最高值達(dá)到0.706%，且介損值較大的樣本套管出廠年份主要集中在2008—2010年，運(yùn)行年限4～6年。整體來(lái)看，排查過(guò)程中測(cè)得的介損值在不同運(yùn)行年限上的分布基本相同，年變化率小于0.005%，并沒(méi)有隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)而出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此可以對(duì)不同運(yùn)行年限套管測(cè)得的介損值進(jìn)行統(tǒng)一分析處理。

圖2 介損值的出廠時(shí)間/運(yùn)行年限分布

（2）箱式圖分析

箱式圖用于數(shù)據(jù)平均水平和變異程度的直觀分析比較，每組數(shù)據(jù)均可呈現(xiàn)最小值、最大值、平均水平，最小值、最大值形成的間距可以反映數(shù)據(jù)的變異程度。箱式圖分析可以初步篩選樣本中某些與其他數(shù)據(jù)有明顯偏離的取值。這些取值可能緣于讀數(shù)錄入的錯(cuò)誤或真實(shí)存在的極端現(xiàn)象，分析時(shí)如果不剔除可能導(dǎo)致參數(shù)估計(jì)的偏離、統(tǒng)計(jì)分布的錯(cuò)判，進(jìn)而影響統(tǒng)計(jì)方法的選擇和結(jié)果解釋。明顯偏離的極端值一般采取直接剔除的處理方法，并采用“*”來(lái)表示。

出廠試驗(yàn)及排查試驗(yàn)中樣本套管介損值的箱式圖分布如圖3所示，圖中數(shù)字表示樣本編號(hào)，橫線表示最大值或最小值，小圓圈表示偏離最大值或最小值的點(diǎn)。出廠試驗(yàn)介損值基本處于0.2%～0.5%，波動(dòng)較小，沒(méi)有明顯偏離的極端值；而排查試驗(yàn)中有一部分介損值處于0.6%～0.7%，屬于明顯偏離的極端值。在排除測(cè)試誤差等因素后，這些明顯偏離的極端值表明該部分樣本套管存在異常。

圖3 介損值箱式圖

（3）直方圖分析

直方圖是表示特性值頻度分布的柱狀圖，利用一系列高度不等的縱向條紋或線段表示數(shù)據(jù)的分布。直方圖可以解析樣本的規(guī)則性，比較直觀地反映出樣本的分布狀態(tài)。

如果有異常值，需將其剔除后再繪制直方圖。以出廠試驗(yàn)介損值為例，因其無(wú)異常值，便可直接繪制直方圖，如圖4所示。從圖中可以看出，出廠試驗(yàn)介損值的分布接近正態(tài)分布。

（4）非參數(shù)校驗(yàn)及顯著性差異分析

圖4 出廠試驗(yàn)介損值直方圖

顯著性差異分析的數(shù)據(jù)必須服從正態(tài)分布，所以需要對(duì)出廠介損數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)。

樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)采用K-S（Kolmogorov-Smirnov）檢驗(yàn)方法進(jìn)行。K-S檢驗(yàn)是基于累積分布函數(shù)檢驗(yàn)樣本是否來(lái)自某一特定分布的方法。K-S檢驗(yàn)比較樣本數(shù)據(jù)的累計(jì)頻數(shù)分布和特定理論分布，若兩者間的差距小于要求值，則推論該樣本取自該分布。利用K-S校驗(yàn)方法對(duì)樣本進(jìn)行正態(tài)分布校驗(yàn)時(shí)一般用Dn（統(tǒng)計(jì)量）和n（樣本數(shù)）反推接受原假設(shè)的顯著性水平β值，若β值大于0.05%則表明樣本接受原假設(shè)，服從正態(tài)分布；若β值小于0.05%則表明樣本拒絕原假設(shè)，不服從正態(tài)分布。

利用K-S檢驗(yàn)方法對(duì)剔除異常值后的出廠介損數(shù)據(jù)和排查介損數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示，出廠試驗(yàn)介損值為0.60%，大于0.05%，服從正態(tài)分布。其均值μ與方差δ分別為0.308和0.037，根據(jù)樣本顯著性差異條件：

式中：μ為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；α表示樣本的顯著性水平，統(tǒng)計(jì)離群值的顯著性水平一般取0.01，查正態(tài)分布表獲取顯著性水平0.01時(shí)單側(cè)u1-α值為2.326。

代入式（1）可得樣本顯著性差異條件為x＞0.393。表明出廠試驗(yàn)介損值大于0.393%的值與正常值具有顯著性差異。

1.2 套管試驗(yàn)參數(shù)邊界值

根據(jù)1.1介紹的顯著性差異分析方法，以及Q/GDW 1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》[7]要求，得出了出廠試驗(yàn)介損值、排查試驗(yàn)介損值、介損初值差、電容初值差等狀態(tài)量正常閾值，即各試驗(yàn)參數(shù)存在顯著性差異的邊界值，見(jiàn)表1。

表1 套管排查狀態(tài)量閾值

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)樣品信息

由于套管尺寸、試驗(yàn)設(shè)備容量、試驗(yàn)場(chǎng)地的限制，選取110 kV電壓等級(jí)的套管進(jìn)行試驗(yàn)。按照表1中的套管排查狀態(tài)量閾值，選取的異常套管信息如表2所示。

表2中，編號(hào)8016568和060728的套管排查試驗(yàn)介損值超過(guò)表1的邊界值；編號(hào)060727的套管介損初值差超過(guò)表1的邊界值；編號(hào)060726的套管油中溶解氣體超過(guò)注意值，C2H2濃度超過(guò) 1 μL/L， H2濃度超過(guò) 50 μL/L， 總烴濃度超過(guò)50 μL/L，疑似運(yùn)行期間發(fā)生放電；編號(hào)8000435的套管電容初值差超過(guò)表1的邊界值；上述5支套管的試驗(yàn)參數(shù)均存在顯著性差異，具有一定的代表性。編號(hào)8016570的套管各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)明顯異常，作為對(duì)照被試品。

2.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)采用雷電沖擊試驗(yàn)及整體加熱試驗(yàn)?zāi)M運(yùn)行中套管遭受的過(guò)電壓及大負(fù)荷工況。在沖擊或加熱試驗(yàn)后，參照DL/T 865-2004《126 kV-550 kV電容式瓷套管技術(shù)規(guī)范》[8]和GB 1094.3-2003《電力變壓器 第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙》[9]分別進(jìn)行交流耐壓、局部放電測(cè)量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“局放”）及介損等診斷性試驗(yàn)，進(jìn)而判斷絕緣狀況[10-11]。具體試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5。

圖5 套管試驗(yàn)流程

圖5套管試驗(yàn)流程中，每一輪雷電沖擊輻值均為550 kV，正負(fù)極性各15次；整體加熱試驗(yàn)根據(jù)GB 1094.2《電力變壓器 第2部分：液浸式變壓器的溫升》[12]的規(guī)定，將被試套管本體整體置于大型加熱裝置內(nèi)模擬大負(fù)荷工況下套管溫升，保證頂層油溫溫升不超過(guò)60K，環(huán)境高溫45℃時(shí)則頂層油溫不超過(guò)105℃。診斷性試驗(yàn)包括油色譜分析、油介損及耐壓試驗(yàn)、套管本體介損試驗(yàn)、套管交流耐壓和局放試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)局放過(guò)程需采取抗干擾措施，準(zhǔn)確判讀真實(shí)放電信號(hào)及局部放電量值[13]。當(dāng)診斷性試驗(yàn)結(jié)果不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，即認(rèn)為套管絕緣出現(xiàn)劣化。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

分別選取3支套管進(jìn)行整體加熱和雷電沖擊耐壓試驗(yàn)，其中進(jìn)行整體加熱的套管編號(hào)分別為060727，060728和8000435，進(jìn)行雷電沖擊耐壓試驗(yàn)的套管編號(hào)分別為8016570，8016568和060726。

（1）整體加熱

整體加熱前以及3輪加熱后分別進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，以編號(hào)060728的套管為例，診斷性試驗(yàn)中的油色譜及介損因數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，表中步驟分別對(duì)應(yīng)圖5中的步驟。

表2 被試套管信息

表3 060728套管的診斷性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由于套管在更換后至試驗(yàn)前的時(shí)間間隔已經(jīng)超過(guò)1年，試驗(yàn)期間的色譜數(shù)據(jù)與最后一次排查結(jié)果相差較大，但總體上套管油色譜及含水量數(shù)據(jù)并未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求或存在顯著性差異，并且在超過(guò)120℃時(shí)，套管油中水分含量也并未受外部潮氣影響，出現(xiàn)了明顯下降。因此，套管長(zhǎng)時(shí)間保持在其最高運(yùn)行溫度下并未對(duì)其油紙絕緣造成本質(zhì)影響。

盡管編號(hào)060728的套管在排查試驗(yàn)中介損值存在顯著性差異，但3支被試品的介損數(shù)據(jù)在試驗(yàn)期間均未發(fā)生明顯變化，基本保持恒定，電容量的變化也未超過(guò)5%。說(shuō)明在該溫度下，套管內(nèi)部整體絕緣并未出現(xiàn)劣化的情況。

其后對(duì)被試套管按出廠試驗(yàn)要求進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，在230 kV以及在Ur（126 kV）下測(cè)量套管的局放，即使在運(yùn)行一段時(shí)間后退出并長(zhǎng)時(shí)間水平放置，套管整體加熱后置于大濕度環(huán)境下，在工頻電壓下仍然保持良好的絕緣性能，并未發(fā)現(xiàn)明顯的局部缺陷。

（2）雷電沖擊耐壓試驗(yàn)

在雷電沖擊耐壓試驗(yàn)前后進(jìn)行了診斷性試驗(yàn)，其中編號(hào)8016568的套管在第1輪雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)未出現(xiàn)擊穿，然而在試驗(yàn)后未通過(guò)局放試驗(yàn)，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

雷電沖擊后進(jìn)行局放測(cè)量，在試驗(yàn)電壓加至Ur（126 kV）時(shí)，放電量小于背景值7 pC，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；繼續(xù)升壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，同時(shí)監(jiān)視局放，當(dāng)電壓升至170 kV時(shí)出現(xiàn)明顯的放電現(xiàn)象，幅值在65～80 pC；繼續(xù)升壓，當(dāng)電壓升至194 kV時(shí)被試套管放電量陡增至3 000 pC以上；為避免發(fā)生擊穿后造成局放測(cè)量回路損壞，斷開(kāi)電源繼續(xù)升壓，并在通過(guò)耐壓試驗(yàn)后，將電壓降至140 kV左右重新接回局放儀記錄熄滅電壓，熄滅電壓為105 kV。為確認(rèn)套管的內(nèi)部放電情況，進(jìn)行第2次局放及耐壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)電壓升至114 kV（約0.9Ur）時(shí)即出現(xiàn)明顯放電，放電量約30 pC；在試驗(yàn)電壓126 kV時(shí)放電量增加至50 pC；在試驗(yàn)電壓177 kV時(shí)放電量達(dá)到3 000 pC以上，局放熄滅電壓為97 kV。結(jié)合2次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，放電的起始電壓和熄滅電壓均出現(xiàn)下降。

表4 套管局放及耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)后靜置18 h，對(duì)被試套管取油進(jìn)行油色譜分析，試驗(yàn)前后油色譜情況見(jiàn)表5。

表5 套管油色譜及含水量數(shù)據(jù)

可以發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間放置后，套管油中各類(lèi)特征氣體出現(xiàn)了大幅度下降，結(jié)合雷電沖擊前的絕緣診斷性試驗(yàn)，判斷在雷電沖擊前被試套管絕緣完好。套管在耐壓試驗(yàn)中出現(xiàn)放電后，套管油中各類(lèi)特征氣體均出現(xiàn)明顯上升，其中C2H2濃度達(dá)到0.18 μL/L。因此，根據(jù)油色譜數(shù)據(jù)可判斷套管存在內(nèi)部放電。

綜合試驗(yàn)情況認(rèn)為該套管內(nèi)部存在絕緣薄弱點(diǎn)，在雷電沖擊的激發(fā)下該薄弱點(diǎn)的絕緣進(jìn)一步劣化，在低于絕緣水平的電壓激發(fā)下絕緣薄弱區(qū)域出現(xiàn)局放，該放電隨著電壓的升高持續(xù)發(fā)展，雖然被試套管最終通過(guò)了耐壓試驗(yàn)，但放電在Ur下無(wú)法熄滅，最終導(dǎo)致套管發(fā)生故障。

編號(hào)060727和8016570的套管在局放及耐壓試驗(yàn)中未出現(xiàn)明顯放電現(xiàn)象，試驗(yàn)前后油色譜數(shù)據(jù)未出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，表明該套管在更高電壓的激發(fā)下，局放并無(wú)實(shí)質(zhì)性發(fā)展，絕緣情況未出現(xiàn)下降的跡象。運(yùn)行中出現(xiàn)的油色譜數(shù)據(jù)超標(biāo)由于運(yùn)行中末屏接觸不良，造成懸浮放電所致，但因套管存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，末屏未發(fā)現(xiàn)明顯放電痕跡。

（3）試驗(yàn)結(jié)論

結(jié)合6支套管的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：

在套管整體加熱試驗(yàn)過(guò)程中，套管絕緣未出現(xiàn)明顯劣化傾向，可認(rèn)為套管滿足在現(xiàn)場(chǎng)極端條件下運(yùn)行的條件。

在經(jīng)受雷電沖擊后，介損存在顯著性差異的套管出現(xiàn)了局放超標(biāo)及色譜異常的情況，說(shuō)明雷電沖擊激發(fā)了該套管的潛在絕緣缺陷，對(duì)其絕緣造成了一定影響。

3 仿真分析

為進(jìn)一步分析試驗(yàn)過(guò)程中套管發(fā)現(xiàn)異常的原因，對(duì)所有試驗(yàn)套管進(jìn)行解體。在解體過(guò)程中對(duì)該型號(hào)套管頂部油枕、內(nèi)部絕緣、電容屏法蘭面及導(dǎo)桿等部件（部位）的尺寸進(jìn)行測(cè)量，為套管內(nèi)部電場(chǎng)分布情況的仿真提供數(shù)據(jù)。

圖6 解體過(guò)程發(fā)現(xiàn)的放電痕跡

3.1 解體情況

解體編號(hào)8016568的套管時(shí)，在其由外向內(nèi)的第2層絕緣紙表面發(fā)現(xiàn)放電痕跡，如圖6所示。

圖6顯示的放電痕跡分為2段，分別長(zhǎng)約51 mm和47 mm，放電痕跡距頂部油枕下端最近處約45 mm。該放電痕跡并未波及上下層絕緣紙及電容屏。為進(jìn)一步分析該處發(fā)生放電的可能性，對(duì)該套管進(jìn)行建模，仿真其內(nèi)部電場(chǎng)分布情況。

3.2 仿真分析

對(duì)套管采用有限元模型，選擇靜電場(chǎng)的計(jì)算原理，利用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)套管的電場(chǎng)進(jìn)行分析，計(jì)算出套管整體和各部件的表面電場(chǎng)情況。

套管結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱(chēng)，為減小運(yùn)算量，采用建立二維模型的方法來(lái)計(jì)算其電場(chǎng)分布情況，利用ANSYS軟件對(duì)套管的電場(chǎng)進(jìn)行分析，其中采用漸進(jìn)邊界條件處理開(kāi)域問(wèn)題不僅較好地解決了有限元計(jì)算中遇到的開(kāi)域問(wèn)題，而且保持了有限元方法的優(yōu)點(diǎn)和程序的通用性[14-15]。

目前，高壓電氣設(shè)備主要在工頻50 Hz交流電壓下工作，電極間電壓隨時(shí)間的變化較為緩慢，極間的絕緣距離遠(yuǎn)比相應(yīng)電磁波的波長(zhǎng)要小。即使在電壓變化較快的1.2/50 μs雷電沖擊電壓作用下，在電壓由零升至幅值的時(shí)間內(nèi)，沖擊波雖只行進(jìn)了幾百米距離，但仍比電氣設(shè)備的尺寸大得多（除高壓輸電線和有長(zhǎng)導(dǎo)線的線圈類(lèi)設(shè)備外）。因此，一般電氣設(shè)備在任一瞬間的電場(chǎng)都可以近似地認(rèn)為是穩(wěn)定的，可以按靜電場(chǎng)來(lái)分析[16]。

ANSYS計(jì)算所涉及的邊界條件主要指帶電體的對(duì)地電位以及零電位。套管內(nèi)部金屬導(dǎo)桿為高電位，電壓為89.8 kV（峰值）；外部金屬法蘭及其下方金屬筒、末屏為地電位，電壓為0 V。由于在計(jì)算時(shí)施加的是電壓峰值，因此后續(xù)計(jì)算得到的電場(chǎng)強(qiáng)度也均為峰值。

為快速有效地分析此類(lèi)電場(chǎng)分布，選擇ANSYS14.5作為分析軟件。計(jì)算交流電壓作用下的電場(chǎng)使用Plane121單元，為8節(jié)點(diǎn)三角型單元（映射剖分時(shí)為四邊形），采用靜電場(chǎng)計(jì)算電場(chǎng)分布情況，因此僅需定義材料的介電常數(shù)。整體模型如圖7所示。

圖7 110 kV變壓器套管模型

套管整體的電場(chǎng)仿真結(jié)果如圖8所示，其中最大電場(chǎng)強(qiáng)度位于第2張電容屏頂端邊緣及絕緣紙附近區(qū)域，如圖中圓形標(biāo)記處，最大值為55.46 kV/cm。

圖8 110 kV變壓器套管整體電場(chǎng)仿真結(jié)果

放電痕跡附近絕緣紙電場(chǎng)仿真結(jié)果如圖9所示，最大電場(chǎng)強(qiáng)度位于頂部油枕下方45 mm，如圖中圓形標(biāo)記MX，最大值為43.47 kV/cm。

圖9 放電痕跡附近絕緣紙電場(chǎng)仿真結(jié)果

3.3 解體和仿真結(jié)果分析

（1）建立了套管模型（包括高壓導(dǎo)桿、電容屏及絕緣紙、瓷瓶和法蘭等），通過(guò)ANSYS二維靜電場(chǎng)計(jì)算模型，計(jì)算交流電壓下按照相對(duì)介電常數(shù)分布的空間電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，套管最大電場(chǎng)強(qiáng)度位于第2張電容屏上端邊緣處附近，最大值為55.46 kV/cm（峰值），其余如高壓導(dǎo)桿、將軍帽、絕緣紙中的場(chǎng)強(qiáng)均較低。

（2）放電痕跡附近絕緣紙最大電場(chǎng)強(qiáng)度位于頂部油枕下方45 mm，最大值為43.47 kV/cm，接近套管內(nèi)部最高場(chǎng)強(qiáng)，屬于電場(chǎng)集中區(qū)域。此處與套管發(fā)生放電部位幾乎一致，若此處絕緣紙存在受潮等情況，則較易發(fā)生局放并進(jìn)一步發(fā)展，最終導(dǎo)致套管擊穿。同時(shí)，從多次COT型套管爆裂故障情況看，其故障點(diǎn)多集中在套管的中上部，也印證了解體的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上海MWB公司COT型變壓器套管的顯著性差異統(tǒng)計(jì)分析、試驗(yàn)及仿真分析，得到如下結(jié)論：

（1）對(duì)浙江省內(nèi)387支220 kV及207支110 kV COT型套管的出廠及各次停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析，提出了對(duì)于各試驗(yàn)參數(shù)存在顯著性差異的邊界值，得到了利用套管各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)其絕緣狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的判據(jù)。

（2）利用自行設(shè)計(jì)和制造的套管試驗(yàn)油箱對(duì)套管進(jìn)行雷電沖擊及整體加熱試驗(yàn)，并進(jìn)行相關(guān)診斷性試驗(yàn)，從而驗(yàn)證了溫度不是影響套管絕緣的主要原因，而雷電沖擊對(duì)介損存在顯著性差異的套管具有一定影響。對(duì)排查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的介損存在顯著性差異的套管，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其絕緣狀況。

（3）利用ANSYS二維靜電場(chǎng)計(jì)算模型，計(jì)算交流電壓下按照相對(duì)介電常數(shù)分布的空間電場(chǎng)強(qiáng)度，并發(fā)現(xiàn)套管最大電場(chǎng)強(qiáng)度集中的區(qū)域位于套管中上部的電容屏以及油紙絕緣處，該部位絕緣或電容屏的缺陷會(huì)造成電場(chǎng)進(jìn)一步集中，長(zhǎng)期運(yùn)行將造成絕緣性能劣化，最終導(dǎo)致套管本體發(fā)生爆裂。