張 峰，陸 茹

(國網(wǎng)安徽省電力公司安慶供電公司，安徽 安慶 246003)

0 引言

全絕緣管型母線(以下簡稱絕緣管母)因載流量大、散熱條件好、集膚效應(yīng)低、允許應(yīng)力大、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于變電站的主變低壓母線。由于國家和行業(yè)內(nèi)尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可供執(zhí)行與規(guī)范，且Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》及Q/GDW 11304—2015《電力設(shè)備帶電檢測儀器技術(shù)規(guī)范》中也沒有對絕緣管母相關(guān)的停電、帶電檢測內(nèi)容，致使該類型設(shè)備的隱性缺陷不易被發(fā)現(xiàn)。一旦這些缺陷發(fā)展為故障，因其安裝位置的特殊性，很容易造成主變出口短路，并帶來嚴(yán)重后果。

1 設(shè)備故障的檢測和分析

2016-12-28，某供電公司試驗(yàn)人員在220 kV泉河變“迎峰度冬”紅外普測中發(fā)現(xiàn)220 kV 1號主變10 kV側(cè)絕緣管母B相有1處異常發(fā)熱，如圖1所示。通過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)在特定角度可用肉眼觀察到發(fā)熱處外絕緣有1個小鼓包，如圖2所示。測試時環(huán)境溫度為8 ℃，主變負(fù)荷為23 MW。主變低壓側(cè)電流308 A，輕載；管母型號TJM-12/4000，此管母為繞包式聚四氟乙烯帶表面涂硅油式復(fù)合絕緣；投運(yùn)時間為2013年9月。

2 絕緣管母結(jié)構(gòu)介紹

絕緣管母由金屬銅管、電容屏敝絕緣層、金屬屏蔽層、外護(hù)套等組成，如圖3所示。

圖1 發(fā)熱點(diǎn)紅外示意

圖2 發(fā)熱點(diǎn)鼓包示意

圖3 絕緣管母結(jié)構(gòu)示意

電容屏蔽絕緣層由多層聚酯或聚四氟乙烯薄膜構(gòu)成的主絕緣和1層鋁箔相間組成；金屬屏蔽層是編織銅帶；外護(hù)套由紅色熱縮管和黑色外護(hù)套組成。

3 故障暴露出的綜合缺陷分析

從熱像圖發(fā)熱點(diǎn)位置來看，該處不是接頭，可判斷不是因接觸不良而導(dǎo)致的發(fā)熱。檢測時，運(yùn)行電流較負(fù)荷高峰時(700 A)低很多，如果是電流型發(fā)熱，就會在歷次大負(fù)荷特巡中被發(fā)現(xiàn)；如果是電壓型發(fā)熱，從管母外表面清潔無異物，可以排除因外表面污垢引起表面電場不均勻而導(dǎo)致的發(fā)熱；再結(jié)合外絕緣小鼓包，分析此類型發(fā)熱可能是內(nèi)部絕緣材料因某種原因發(fā)生溫度異常傳導(dǎo)至外部導(dǎo)致的。經(jīng)測試，外表皮發(fā)熱處84.7 ℃，內(nèi)部故障點(diǎn)溫度還會更高，因此判斷此故障屬于危急缺陷。

因消缺需要，220 kV 1號主變需停電，而220 kV設(shè)備停電需省調(diào)安排。通過協(xié)商，省調(diào)同意2017-02-22進(jìn)行停電處理。在此期間，經(jīng)多次現(xiàn)場復(fù)測，發(fā)熱處溫度基本為82—85 ℃。

2017-02-22，停電后解剖檢查，發(fā)現(xiàn)紅色熱縮絕緣層表面有明顯放電痕跡(見圖4)，并有沿徑向的絕緣局部擊穿孔洞(見圖5)，深至距導(dǎo)體第2層聚四氟乙烯帶處(見圖6)，內(nèi)部硅油沿孔洞已流至紅色熱縮絕緣層與黑色外護(hù)套之間。

圖4 紅色熱縮套擊穿孔洞

從徑向孔洞直徑來看，最大處位于紅色絕緣層內(nèi)部的聚四氟乙烯繞包和鋁箔屏蔽層處，且隨著深入導(dǎo)體側(cè)，其直徑漸漸變小。據(jù)此推測應(yīng)在鋁箔屏蔽處放電，向內(nèi)逐漸燒蝕多層繞包的聚四氟乙烯絕緣層，向外放電產(chǎn)生的熱量作用于紅色絕緣層，長時間受熱后產(chǎn)生了孔洞。

圖5 主絕緣擊穿處

圖6 徑向擊穿孔洞

查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，目前絕緣管母在國家和行業(yè)層面均沒有相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，絕緣管母都是各廠家自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。此種聚四氟乙烯繞包絕緣管母，設(shè)計(jì)時應(yīng)在最外聚四氟乙烯帶表面與鋁箔屏蔽層之間繞包半導(dǎo)電層，以均勻電位提高局放起始電壓，但是在故障處并沒有看到半導(dǎo)電層。隨機(jī)另取1根管母，剖開后依然沒有看到半導(dǎo)電層(見圖7)。聯(lián)系廠家被告知，此型號管母僅僅在接頭等場強(qiáng)較大部位包繞了半導(dǎo)電層。

圖7 隨機(jī)選取1根管母的絕緣剖開處

分析認(rèn)為，因缺乏半導(dǎo)電層，絕緣管母從金屬管到鋁箔接地之間的電位降低梯度會有一定的不均勻性。如果工藝到位、材質(zhì)合格，絕緣足以承受這種不均勻電場造成的電位差，設(shè)備運(yùn)行將不會受到影響；但是若局部絕緣繞包疏松，層間存在空腔和間隙或者受潮、絕緣有雜質(zhì)等，絕緣內(nèi)部電場不均勻程度就會增大；若薄弱部位分壓超過耐受水平，在運(yùn)行中就會產(chǎn)生微小的局部放電，時間過長就會破壞絕緣，在該區(qū)域形成徑向局部擊穿通道，最終導(dǎo)致故障。因在缺陷解剖中未發(fā)現(xiàn)異物，可排除絕緣繞制過程中混入雜質(zhì)的可能性，那么就可能是絕緣中有空隙或絕緣局部受潮。從圖1中可以看出，故障處于管母中部，遠(yuǎn)離接頭，同時黑色外護(hù)套沒有破損，因此受潮可能性不大。

根據(jù)各方面信息的綜合分析，判斷該缺陷是由故障處鋁箔屏蔽層與聚四氟乙烯絕緣層間的空隙改變了絕緣中的電壓分布，且該處沒有包繞均勻電位的半導(dǎo)電層，造成在運(yùn)行時空氣隙產(chǎn)生微小的局部放電，最終破壞絕緣層，形成徑向孔洞。

4 防范措施

4.1 對廠家提出要求和規(guī)范

在國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立的情況下，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)差異較大。電網(wǎng)公司應(yīng)盡快建立該產(chǎn)品的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，對生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行要求和規(guī)范。

4.2 對設(shè)備生產(chǎn)加強(qiáng)監(jiān)督

在該類設(shè)備的應(yīng)用還不十分成熟的背景下，須加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)的駐場監(jiān)督與試驗(yàn)見證，督促生產(chǎn)廠家堅(jiān)決執(zhí)行制造工藝，并嚴(yán)格把關(guān)上游原材料性能檢測，確保絕緣管型母線的本質(zhì)化安全水平。

4.3 對異?，F(xiàn)象提高警惕

一線檢測人員要利用好現(xiàn)有技術(shù)手段，積極開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測，有效掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)多思考、多分析，將問題消滅在故障發(fā)生前，提升絕緣管型母線的運(yùn)行可靠性。

5 結(jié)束語

與傳統(tǒng)矩形銅排母線相比，全絕緣管型母線技術(shù)的優(yōu)勢十分顯著，在現(xiàn)場的應(yīng)用也越來越多。由于當(dāng)前國內(nèi)無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，導(dǎo)致行業(yè)監(jiān)管與技術(shù)監(jiān)督的開展缺乏有效管理和技術(shù)手段，全絕緣管型母線時常發(fā)生故障。

下一步迫切需要制造企業(yè)、用戶和相關(guān)職能部門共同努力，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，逐步完善產(chǎn)品的生產(chǎn)制造工藝，并制定相應(yīng)的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，以期全絕緣管型母線在電網(wǎng)建設(shè)及安全生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

1 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 1168—2013輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2013.

2 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 11304—2015電力設(shè)備帶電檢測儀器技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2015.