余海泳

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司，福建 福州 350009）

變壓器套管是將變壓器繞組引線連接到油箱外部的出線裝備，它是變壓器最重要輔件之一，同時(shí)，也是變壓器故障率最高的輔件。變壓器套管常見(jiàn)的故障有套管接頭發(fā)熱、套管介質(zhì)損耗因數(shù)超過(guò)注意值、套管電容量超過(guò)注意值、套管末屏接地不良等[1-3]，其中末屏接地不良是最為常見(jiàn)的套管隱患。運(yùn)行中的高壓套管承載著高電壓、大電流，一旦發(fā)生故障，容易爆炸損毀，甚至危及周圍輔件及整臺(tái)變壓器。因此，加強(qiáng)對(duì)主變套管的巡視、檢修、試驗(yàn)和管理，及時(shí)排查隱患并采取防范措施具有重要意義。

1 油紙電容式套管的結(jié)構(gòu)

目前，110 kV 及以上電力變壓器高壓引線的引出大都使用油紙電容式套管。油紙電容式套管是由接線端子、均壓罩、上節(jié)瓷套、下節(jié)瓷套、電容芯子、中間安裝法蘭、儲(chǔ)油柜、尾部的均壓球和測(cè)量端子等組成，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。電容式套管的內(nèi)絕緣是電容式結(jié)構(gòu)，以高壓電纜和導(dǎo)電鋁箔組成油紙電容芯子。在套管中心，銅導(dǎo)電管處于額定電壓點(diǎn)位，而其最外側(cè)接近接地法蘭處是地電位，通過(guò)接地套管引出接地，電位必須由中心的高電位降低到最外側(cè)的地電位。在中間接地法蘭布了測(cè)量端子或電壓抽頭。測(cè)量端子是從電容芯子最外層電容屏通過(guò)絕緣套管引出的，該層電容屏主要用來(lái)測(cè)量電容套管的介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量。電壓抽頭和測(cè)量端子的不同是從套管的最外第二層屏通過(guò)絕緣套管引出的，其對(duì)地電容比較大，可以輸出一定功率。無(wú)論是測(cè)量端子還是電壓抽頭，其對(duì)地電容相對(duì)套管的主電容來(lái)說(shuō)是比較小的。因此，在套管運(yùn)行帶電時(shí)，該端子必須接地以保證套管安全運(yùn)行。與此端子相連接的電容屏常稱為末屏或地屏。套管運(yùn)行中，如果末屏不慎開(kāi)路，將在末屏與地電位之間形成很高的懸浮電位，造成末屏對(duì)地間歇性放電，燒壞周圍的絕緣介質(zhì)，嚴(yán)重的還會(huì)引起套管爆炸。為了防止末屏接地不良產(chǎn)生懸浮電位放電，在運(yùn)行時(shí)必須保證末屏可靠接地[4]。

2 故障情況

某110 kV 變壓器使用某廠生產(chǎn)的COT550-800 型號(hào)套管，額定電壓110 kV，額定電流800 A，2004-11 出廠，2005-08投運(yùn)。2006—2011 年進(jìn)行了3 次例行檢修試驗(yàn)，110 kV B相套管的歷年電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 所示。

分析表1 的數(shù)據(jù)可知，2009-08-19 例檢時(shí)該套管的介損值相對(duì)于其他三相相對(duì)變化率明顯偏大，其絕對(duì)值接近運(yùn)行中110 kV 套管介質(zhì)損耗正切值注意值1.0%.當(dāng)時(shí)因不具備油中溶解氣體分析條件，因此，未開(kāi)展相關(guān)診斷試驗(yàn)。例檢結(jié)束送電后加強(qiáng)了紅外測(cè)溫，未發(fā)現(xiàn)異常[4]。

圖1 油浸紙絕緣電容式套管末屏裝置

表1 B 相套管歷年電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表1 可知，2011-07-12 該臺(tái)主變停電例行試驗(yàn)時(shí)，110 kV B 相套管的介損與2009-08 例檢試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致。同時(shí)開(kāi)展了油中溶解氣體分析診斷性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表2 所示，發(fā)現(xiàn)B 相套管乙炔遠(yuǎn)超注意值2 μL/L，氫氣及總烴均異常偏高。根據(jù)GB/T7252—2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則，三比值編碼組合為201[5]，結(jié)合電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步分析懷疑B 相套管可能存在低能量放電故障，懷疑套管內(nèi)部存在不同電位間油中火花放電或懸浮電位放電。

表2 B 相套管油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)（單位：μL/L）

3 解體檢查及分析

2011-07 隨即對(duì)該套管進(jìn)行了更換并解體檢查，外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常。在解體后發(fā)現(xiàn)套管末屏引線與引線管內(nèi)壁均明顯有碳黑，如圖2 所示。末屏引線頭處切面平整沒(méi)有焊錫。用100 倍顯微鏡觀察末屏接線管內(nèi)壁、末屏接線表面等部位，發(fā)現(xiàn)末屏接線管內(nèi)壁內(nèi)部和末屏接線表面有積碳，如圖3 所示。末屏接線末端切面平整沒(méi)有焊錫。

圖2 套管末屏接線端表面有碳黑

圖3 末屏接線管內(nèi)壁積碳

綜合分析認(rèn)為該套管在制造時(shí)末屏引線與引線管之間的焊接工藝存在缺陷，焊接不完整，存在虛焊或接觸不良，在運(yùn)行中產(chǎn)生較高的懸浮電位，懸浮電位導(dǎo)致末屏接線對(duì)引線管內(nèi)壁間歇性的火花放電，不斷破壞內(nèi)壁和連接線。對(duì)套管而言，末屏放電導(dǎo)致末屏接地柱溫度升高，熱量傳導(dǎo)至套管內(nèi)部導(dǎo)致絕緣油氣化，產(chǎn)生大量乙炔及氫氣等特征氣體。由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，雖然乙炔含量已經(jīng)較大，但套管電氣絕緣性能未顯著劣化，因此未造成嚴(yán)重后果。

4 結(jié)論

末屏接地不良是高壓套管最為常見(jiàn)的隱患，在COT 型套管中已多次出現(xiàn)，建議檢修試驗(yàn)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)套管介損的橫向和縱向歷史數(shù)據(jù)比對(duì)分析，如有發(fā)現(xiàn)異常，可結(jié)合開(kāi)展套管油中溶解氣體分析、油中水分分析等診斷性試驗(yàn)。