變壓器套管安全隱患與防范措施的分析

洪艷君

（國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361006）

1 變壓器套管概述

變壓器套管是變壓器箱外的主絕緣，變壓器套管的引出線應(yīng)通過絕緣套管連接，使得引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起固定引線的作用。隨著我國能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力供應(yīng)逐年增加，變壓器也逐漸向高電壓、高容量發(fā)展。為滿足市場需求，達(dá)到并超越國外先進(jìn)水平，在產(chǎn)品性能、安裝尺寸不變的條件下，外形美觀、體積小、質(zhì)量輕的產(chǎn)品將是一種發(fā)展趨勢。變壓器套管由測量導(dǎo)體和位于變壓器油容器頂部的空氣釋放開關(guān)組成[1]。

2 套管的結(jié)構(gòu)

變壓器套管主要用于支撐引出線到地面的絕緣，起到防電、防污染、防雨防潮的作用。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，變壓器套管主要包括穿纜式、導(dǎo)桿式等，當(dāng)整體承載力為1 250 A 及以下時，應(yīng)選用電纜類型。

箱體內(nèi)部為鋁絕緣管，套管為絕緣導(dǎo)體，內(nèi)環(huán)帶穿過鋁管套管，再穿過套管，最后將固定扣的連接銷和電纜連接到螺紋蓋的一端，帶導(dǎo)向桿和牽引桿的蓋板通常適用于承載能力超過1 250 A 的場合，導(dǎo)桿內(nèi)部由封裝金屬絲作為載體組成。現(xiàn)場裝配時，繞組可連接到氣缸后部的端子座上，內(nèi)部動力轉(zhuǎn)向桿可以拆卸，便于連接。

3 變壓器套管的使用注意事項(xiàng)

在安裝和維護(hù)過程中，應(yīng)特別注意防潮。除清洗干燥條件外，最好能在40～50 ℃組裝，因?yàn)殡娙菪咀訙囟雀叱霏h(huán)境溫度10～15 ℃時，可以降低濕度的影響。組裝前加熱至70～80 ℃為佳，保持3～4 h，以便排除表面潮氣，盡量在冷卻前完成準(zhǔn)備工作；殼體頂部的密封可分為殼體本身的密封和螺紋引線的密封，其作用是控制壓力，防止波片破裂，才能達(dá)到密封效果。如果頂夾塊和頂夾頭密封不嚴(yán)密，雨水會在頂夾塊、頂夾頭和電纜處沿線路進(jìn)入變壓器。裝配中除要有清潔干燥的條件以外，最好能在40～50 ℃溫度下進(jìn)行組裝。

在起吊﹑臥放﹑運(yùn)輸過程中，套管起吊速度應(yīng)緩慢。避免與其他物體碰撞，垂直升降時，升降線采用法蘭，上殼體連接麻繩，防止傾倒，小心不要提起瓷圈套管，防止連接電池盒的鋼絲碰撞；放置殼體時，避免在任何部位落地；如果機(jī)殼是水平運(yùn)輸?shù)?，必須放在一個專用的盒子里，安裝平面上必須有2 個支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)一定要在頂部，不能有瓷裙和瓷尾，套管必須固定在箱中，避免在運(yùn)輸過程中移動或損壞機(jī)箱。

檢修維護(hù)人員應(yīng)注意的問題。試驗(yàn)人員拆接末屏套管引線時，必須防止導(dǎo)桿旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)到接地部位，測試后，導(dǎo)桿必須恢復(fù)到原來的狀態(tài)。測試后可以用萬用表來測量端子屏是否接地，這是檢查端子屏接地后是否恢復(fù)的可靠方法；油品取樣人員工作后必須緊固取樣口；嚴(yán)格質(zhì)量控制，采購的維修材料須經(jīng)主管部門驗(yàn)收批準(zhǔn)[2]。

4 故障案例

近年來，變壓器套管密封問題比較常見，主要集中在電纜盒和頂部密封不良。

4.1 案例1 ：電纜盒密封不良

某臺110 kV 變壓器型號為sz11-50000/110，運(yùn)行約15 個月后發(fā)生故障，變壓器的差動保護(hù)動作，故障發(fā)生后，檢修人員對變壓器進(jìn)行了試驗(yàn)和檢查，除油色譜分析異常外，直流電阻和絕緣電阻未見異常。通過三比值法的分析，故障編碼組合為102，為輕弧放電，根據(jù)增量計(jì)算，CO2/CO 為0.57 很可能是固體絕緣的分解，做出吊罩檢查決定。經(jīng)檢查，變壓器高壓電纜套管頭部C 相套管端部有明顯的水浸痕跡，由C 相套管端部進(jìn)水確認(rèn)，如果套管的端部密封不好，外部的水分和濕氣就會被吸進(jìn)套管中，并沿著電纜進(jìn)一步滲透。在繞組電纜出口轉(zhuǎn)角處根部的積聚和滴落，導(dǎo)致內(nèi)部濕度增加，從而導(dǎo)致繞組絕緣受潮劣化，絕緣電阻降低，差動保護(hù)動作。

4.2 案例2 ：頂部密封不良

220 kV 變壓器夜間爆炸，穿纜式套管的頂部可以根據(jù)套管的鐵芯與主變壓器本體連通，在這種情況下如果不能合理解決頂部的密封問題，很容易在變壓器線路晃動等外力作用下松動。導(dǎo)致密封位置就會有縫隙，外界空氣進(jìn)入外殼，形成一個氣室。一般情況下，它位于導(dǎo)電銅管上方。此外，通過螺紋與密封圈的縫隙，上端與空氣連通。通過變壓器油，下端與變壓器本體連通。隨著主變壓器本體油量的提升，導(dǎo)電銅管上的氣室容積大小也將隨之發(fā)生變化。再加上套管內(nèi)外溫差的影響，產(chǎn)生內(nèi)外壓差。一般來說，如果變壓器內(nèi)部的自然環(huán)境發(fā)生變化，如變壓器油量的增減，工作溫度的變化，氣室也會因變壓器本體的變化而發(fā)生變化。夏季降水期間，雨水極易積聚在套管頂部。此時，在外殼內(nèi)部負(fù)壓的作用下，雨水很容易被吸入變壓器內(nèi)部。降水期間若遇大風(fēng)，電線會晃動，進(jìn)一步破壞套管頂部的密封性，導(dǎo)致更多的雨水進(jìn)入變壓器，最終造成變壓器更嚴(yán)重的常見故障。工作人員在雷雨后檢查220 kV 變壓器時，發(fā)現(xiàn)繞組堵塞發(fā)生短路故障。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)與B、C 相比，A 相外殼的法蘭片和總帽有嚴(yán)重的銹蝕和松動現(xiàn)象。水進(jìn)入外殼后，繞組之間的絕緣電阻抗壓強(qiáng)度會降低，絕緣層會被穿透而短路，判斷為A 相外殼頂部進(jìn)水。這種情況的主要因素是頂部結(jié)構(gòu)密封不良。同時，外殼頂部沒有嚴(yán)格的密封方案，使得外殼頂部積聚的水順著導(dǎo)電管直接進(jìn)入變壓器。在對套管頂部進(jìn)行密封處理的過程中，應(yīng)采用科學(xué)、合理、高效的方法將螺栓固定在套管頂部，可以有效避免密封不嚴(yán)密的情況。為了更好地保證密封的實(shí)際效果，可以采用雙螺栓結(jié)構(gòu)。此外，還可以標(biāo)記套管螺栓的密封位置，以便在后續(xù)操作中更方便。

5 預(yù)防措施及相關(guān)建議

變壓器套管可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況安裝在線監(jiān)測裝置，持續(xù)跟蹤套管數(shù)據(jù)的變化，通過數(shù)據(jù)比對分析，及時發(fā)現(xiàn)套管缺陷。

運(yùn)行過程中，操作人員應(yīng)仔細(xì)監(jiān)測并記錄充油倉的含油量，必要時，用望遠(yuǎn)鏡仔細(xì)檢查殼體各部件的密封性，用紅外測溫確定殼體的含油量，發(fā)生溢油事故，應(yīng)立即報(bào)告，并采取相應(yīng)措施。

6 提高運(yùn)行可靠性措施和建議

6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

最好使用閥盒底部的金屬棒，并在閥盒中間端使用絕緣蓋，防止旋轉(zhuǎn)，將其鎖在螺紋箱結(jié)構(gòu)的頂部，為避免螺紋接頭因張力而松動，在使用過程中應(yīng)加熱，切勿斷開或中斷端子，多點(diǎn)、多通道間隙應(yīng)避免驅(qū)動器與高壓線接觸。

6.2 制造工藝和試驗(yàn)方面

管道焊接幾段后，必須檢查焊接工藝的質(zhì)量，避免導(dǎo)電管道在運(yùn)行過程中焊縫漏油，在外殼的制造過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境的清潔度和部件的變形，測試不均勻電場與電容器屏之間的放電及異物的機(jī)械強(qiáng)度，避免在使用過程中接觸強(qiáng)度過大導(dǎo)致連接器過熱，并在焊接前后檢查。

6.3 安裝和運(yùn)行維護(hù)方面

拉桿三腳架扣安裝好后，用扭矩測量裝置檢查安裝張力，避免因張力過大而斷裂。在監(jiān)控裝置上安裝帶有屏幕轉(zhuǎn)換器的盒子來接收信號。在安裝鎖緊裝置前，必須定期檢查測試介電損耗和電容。正常運(yùn)行損耗會產(chǎn)生少量乙炔，如果套管受潮或密封損壞，會加劇乙炔含量的增長。對于有過熱或漏油等問題的套管，必須及時進(jìn)行同類型套管的狀態(tài)檢測和分析。

7 結(jié)束語

變壓器高壓套管是變壓器的薄弱環(huán)節(jié)，頭部結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)易造成輕微的負(fù)壓。老化和技術(shù)引進(jìn)不當(dāng)會導(dǎo)致密封不良和外部進(jìn)水，導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重故障，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。為避免箱體密封不良，建議加強(qiáng)對箱體最終安裝過程的控制，同時可利用油色譜、微水和局部在線監(jiān)測裝置進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控。