一起220 kV 變壓器高壓套管末屏絕緣數(shù)據(jù)異常事件分析與處理

陳思凡，陳灝澤，付正洲，嚴崢嶸，楊 濤，向 莉

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

220 kV 變壓器作為電力系統(tǒng)中電壓等級變換和電能傳輸?shù)囊淮卧O備，其安全運行對整個供電系統(tǒng)有著重要影響。而其高壓套管作為變壓器的重要部件之一，其主要功能是將繞組引線從變壓器內(nèi)部引出來，并為其與變壓器油箱之間提供絕緣支撐作用，同時套管端部一次接線板可用于連接一次引線與外部母線引線。變壓器在運行過程中可能會經(jīng)歷數(shù)次的過電壓、過負荷甚至出口短路等事件，這對高壓套管的質(zhì)量提出了很高的要求。近年來，我國多個變電站發(fā)生的變壓器跳閘事故都與高壓套管故障有關，因此在今后的工作中相關人員應該提高對變壓器套管運行質(zhì)量的重視。

1 變壓器高壓套管末屏的結構

目前，變電站在運的220 kV 變壓器高壓側套管均為電容型結構，電容屏尾端的抽出端子稱為末屏。高壓套管在日常運行過程中，末屏必須可靠接地，以防出現(xiàn)電壓懸浮，損壞套管電容屏絕緣材質(zhì)。高壓套管末屏常見的結構有常接地結構、彈簧蓋壓接結構、外接金屬連片結構等，如圖1 所示。

圖1 高壓套管末屏結構

常接地結構末屏通過引出線穿過瓷套后連接引線柱，引線柱外為接地金屬護套，金屬護套與套管內(nèi)部接地法蘭相連接，其內(nèi)部有彈簧，通過彈簧壓接使得引線柱與金屬護套連接，從而達到末屏引線柱接地的目的。其優(yōu)點是自動接地，防止由于檢修檢修人員失誤，忘記給末屏接地帶來的運行風險；缺點是彈簧在套管內(nèi)部，當其出現(xiàn)卡澀、彈力下降等缺陷時，無法及時發(fā)現(xiàn)，給套管安全運行埋下較大隱患。

彈簧蓋壓接結構相對常接地結構較為簡單，末屏引線在內(nèi)部與引線柱連接，并通過小瓷套固定在套管下端，外蓋內(nèi)部為彈簧結構，運行中外蓋壓住引線柱，并通過螺紋結構與套管末屏外部接地法蘭緊密連接，保證末屏運行中處于接地狀態(tài)。其優(yōu)點是結構簡單，無需多余的螺栓部件，且連接可靠；缺點是檢修人員在恢復末屏接地的過程中可能會出現(xiàn)彈簧移位，接地不良，并且會出現(xiàn)檢修人員忘記恢復末屏接地，使得套管末屏運行中出現(xiàn)懸浮電位，影響設備安全運行。

外接金屬連片結構和彈簧蓋壓接結構在末屏引線的引出方式上相似，但為了解決彈簧蓋壓接存在的問題，外接金屬連片結構將彈簧蓋換成了金屬銅片，銅片一端與末屏引線柱緊密連接，另一端通過螺栓與套管末屏外部接地法蘭緊密連接，保證套管運行過程中末屏可靠性接地。其優(yōu)點是末屏接地狀態(tài)肉眼可見，結構簡單；缺點是螺栓在長時間運行以后，經(jīng)過日曬雨淋容易生銹，可能會出現(xiàn)套管試驗時連接片無法拆除的情況。

通過比較可以發(fā)現(xiàn)，這3 種結構的末屏均有相應的優(yōu)缺點，而在實際的電力生產(chǎn)中這3 種末屏均有應用，本文將結合一起末屏絕緣數(shù)據(jù)異常事件進行進一步討論。

2 案例經(jīng)過

2019年7月4日， 對 220 kV 某變 電 站 2 號主變進行例行試驗的過程中，發(fā)現(xiàn)2 號主變220 kV 側C 相套管末屏絕緣只有1 000 MΩ，在用吹風機對末屏進行干燥處理以后，末屏絕緣降低為400 MΩ，檢查發(fā)現(xiàn)C相套管末屏蓋子和固定壓板上均有銹蝕，在末屏固定壓板上的銹蝕痕跡上，還發(fā)現(xiàn)疑似放電痕跡，如圖2所示。正常的B相套管末屏蓋子和固定壓板如圖3所示。

圖2 C 相套管末屏

圖3 B 相套管末屏

3 處理經(jīng)過

按照《國家電網(wǎng)公司變電檢測管理規(guī)定》要求，末屏絕緣低于1 000 MΩ 時，需對末屏進行介質(zhì)損耗因數(shù)檢測試驗，按照GB50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》要求，末屏介質(zhì)損耗因數(shù)不應大于2%。隨后電氣試驗班人員對220 kV 側C 相套管進行末屏介質(zhì)損耗因數(shù)測試，測試結果如表1所示。其中220 kV 側C 相套管銘牌如表2 所示。

經(jīng)試驗，220 kV 某變電站2 號主變220 kV 側C 相套管末屏介質(zhì)損耗因數(shù)為1.145%，交接時為0.4%，略有增加，但測試結果仍為合格。

7月5日，打開220 kV 側C 相套管末屏蓋子，在晴好天氣下涼曬數(shù)小時后，進行末屏對地絕緣電阻測試，測試結果為600 MΩ。

4 原因分析

通過末屏蓋子和固定壓板上銹蝕痕跡分析，該末屏可能存在進水受潮現(xiàn)象。經(jīng)過電吹風干燥處理和晴好天氣晾曬處理以后，絕緣電阻數(shù)據(jù)幾乎沒有太大變化，甚至比第一次測試數(shù)據(jù)還低，說明潮氣已經(jīng)進入末屏內(nèi)部出不來，無法進行徹底干燥處理。

5 影響分析

（1）該末屏的接地方式是通過末屏與蓋子里面的銅片進行連接，銅片通過壓力彈簧與蓋子連接，蓋子再與設備接地外殼連接。這種連接方式存在一些缺點，在彈簧變形或者壓接位置傾斜時，容易造成末屏與同板接觸部位變小，長時間運行后，可能會造成末屏對外殼放電。

（2）套管進水受潮后，水汽凝結在套管下部，水分一般不易滲入電容層間或使電容層普遍受潮。如果進潮量較少，時間不長，就像本次試驗的220 kV 某變電站2 號主變220 kV 側C 相套管，主介損無明顯變化，末屏絕緣電阻較低，末屏介損略有增大，尚在合格范圍之內(nèi)；隨著時間的的推移，進潮量變大，但受潮時間不長，套管底部可能會有水分可以放出，如果水分影響到端屏，主介損會有較大增量，或者主介損沒有明顯變化，末屏絕緣電阻進一步降低，末屏介損繼續(xù)增大，套管中的絕緣油耐壓值降低；如果不進行及時處理，進潮量繼續(xù)增大，受潮時間較長，潮氣進入電容芯部，則主介損增大，末屏絕緣電阻降低，末屏介損繼續(xù)增大，油中含水量增加，可能會造成套管絕緣類故障，引發(fā)電力事故。

表1 C 相套管末屏介質(zhì)損耗因數(shù)測試結果

表2 220 kV 側C 相套管銘牌

6 處理建議

（1）建議適時對220 kV 側C 相套管進行更換。

（2）在無法進行更換的情況下，運行期間應加強帶電檢測，并縮短檢修周期。

7 結 論

本文介紹了一起220 kV 變壓器高壓套管末屏絕緣數(shù)據(jù)異常事件分析與處理，以供參考。