周 皓，劉康康，宗浩杰，呂 佳

（國網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 332000）

0 引言

高壓穿墻套管是一種較為常見的電氣設(shè)備，110 kV主變壓器穿墻套管在高壓設(shè)備導(dǎo)電部分穿過墻壁時(shí)起支撐與絕緣作用，運(yùn)行過程中高壓套管一旦絕緣損傷，則可能發(fā)生閃絡(luò)、放電，嚴(yán)重時(shí)可能造成絕緣擊穿[1-3]。因此，穿墻套管的絕緣強(qiáng)度對主變壓器安全運(yùn)行具有重要意義。

1 設(shè)備信息

九江轄區(qū)某110 kV變電站1號(hào)主變110 kV復(fù)合高壓絕緣穿墻套管為STB型有機(jī)復(fù)合高壓穿墻套管，如圖1所示，其額定電壓110 kV，額定電流630 A，北京能電電技術(shù)開發(fā)總公司制造，2000年2月出廠。

圖1 套管銘牌信息

該套管導(dǎo)體外表面敷設(shè)多層電容屏（類似全絕緣管母），末屏外部以絕緣材料包裹并覆蓋傘裙以增加表面爬電距離[4-6]。穿墻部位為鋁制套筒，并在外絕緣與套筒內(nèi)表面之間填充橡膠材料，通過增加管徑以提高整體承重能力和抗彎強(qiáng)度[7-9]，如圖2所示。

圖2 外絕緣護(hù)套與鋁制護(hù)套交界處

該套管位于墻內(nèi)側(cè)部分安裝有一根金屬導(dǎo)線，將末屏與鋁制套筒進(jìn)行等地電位連接，避免出現(xiàn)懸浮電位造成填充材料兩端出現(xiàn)過電壓[10]，如圖3所示。

圖3 等電位線

2 故障發(fā)現(xiàn)

2021年9月九江供電公司試驗(yàn)人員對該110 kV變電站1號(hào)主變進(jìn)行帶電檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)該主變110 kV復(fù)合高壓絕緣穿墻套管B相傘裙表面（墻體側(cè)起第5片）有疑似黑色燒蝕痕跡，如圖4所示。通過后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，穿墻套管負(fù)荷電流為20.7 A。

圖4 巡視中發(fā)現(xiàn)的異常痕跡

通過紅外精確測溫，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)該組穿墻套管表面存在明顯的溫度分布不均，其中B 相最為顯著，見表1所示。

表1 B相穿墻套管表面過溫點(diǎn)

據(jù)此，判斷該套管故障缺陷疑似為表面污穢或水汽凝結(jié)使得沿面電壓分布不均導(dǎo)致局部承受電壓過大引起的發(fā)熱現(xiàn)象，該缺陷屬于電壓致熱型缺陷。

結(jié)合異常跡象以及往年紅外精確測溫?cái)?shù)據(jù)（見圖5），研判B相穿墻套管有嚴(yán)重劣化趨勢，并存在因此造成的局部損傷跡象，需立即對該相穿墻套管進(jìn)行更換。

圖5 紅外精確測溫?zé)嵯?/p>

3 外觀檢查

故障缺陷進(jìn)行上報(bào)后，檢修人員對該缺陷相穿墻套管進(jìn)行了拆解，現(xiàn)場試驗(yàn)人員對異常的B相套管進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)該套管表面存在嚴(yán)重的沿面放電痕跡，根部外絕緣護(hù)套與鋁制護(hù)套交界處填充材料明顯溢出，并集中于一點(diǎn)嚴(yán)重?zé)g，如圖6所示。

圖6 B相穿墻套管根部燒蝕痕跡

試驗(yàn)人員對該套管連接處進(jìn)行測試，檢測顯示該套管末屏與鋁制護(hù)套連接良好，排除末屏接觸不良導(dǎo)致絕緣破壞的可能。此外，B 相套管末屏與鋁制套筒的等地電位連接接觸良好，并不存在懸浮電位。隨后，試驗(yàn)人員對該主變?nèi)嗵坠芫M(jìn)行了主絕緣介質(zhì)損耗及電容量測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 主絕緣介質(zhì)損耗及電容量測試

通過表2 可知，三相套管主絕緣狀況良好，B 相電容屏亦未受損傷?，F(xiàn)場試驗(yàn)人員對B 相套管進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)耐壓值達(dá)到40 kV 時(shí)該套管燒蝕點(diǎn)即出現(xiàn)火星并冒煙（見圖7），與發(fā)現(xiàn)的燒蝕情況相吻合。

圖7 耐壓過程中的火花放電

耐壓試驗(yàn)結(jié)束后，現(xiàn)場試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)該套管洞穿點(diǎn)燒蝕已幾乎深至末屏（見圖8），鄰近外絕緣護(hù)套表面附著有一層放電產(chǎn)生的油污。

圖8 外絕緣層燒蝕洞點(diǎn)

4 缺陷分析

根據(jù)外觀檢查、紅外精確測溫以及試驗(yàn)結(jié)果，判斷該B 相穿墻套管表面嚴(yán)重積灰污穢。該110 kV 變電站位于山頂，由于山頂特殊的高濕雨霧環(huán)境，霧氣中的水分凝結(jié)于穿墻套管外表面，且由于套管為水平安裝方式，凝結(jié)的露水無法在重力的作用下滑落，而是附著于表面并浸漬表面灰塵，沿軸向形成小段的導(dǎo)電通道。局部導(dǎo)電通道的存在，破壞了原本沿表面18 片增爬裙的近似均勻電壓分布，使得電壓集中于少數(shù)表面比較潔凈的爬裙部位及末屏接地點(diǎn)附近絕緣護(hù)層（經(jīng)外觀比對，紅外熱像對應(yīng)溫度最高的第8-9爬裙間隙相比鄰近爬裙要潔凈）。

重新分布的沿面電壓帶來了嚴(yán)重的局部場強(qiáng)集中，且在外絕緣護(hù)套與鋁制護(hù)套交界處，沿圓周末屏徑向接入點(diǎn)處場強(qiáng)最大，該處電場強(qiáng)度超出外絕緣耐受水平，造成絕緣材料長期緩慢燒蝕，并由于受熱出現(xiàn)了熱脹溢出現(xiàn)象（經(jīng)核實(shí)該燒蝕點(diǎn)與末屏引出接地點(diǎn)在同一條軸線上）。

5 結(jié)語

1）復(fù)合絕緣穿墻套管與全絕緣管母類似，相比純瓷套管存在明顯的不足，特別是在濕度大污穢嚴(yán)重的條件下極易發(fā)生運(yùn)行事故，應(yīng)盡可能避免在系統(tǒng)中使用[11]。

2）對于山頂上常年霧氣縈繞的運(yùn)行環(huán)境，應(yīng)特別注意預(yù)防設(shè)備污閃，盡可能將設(shè)備全部置于室內(nèi)封閉環(huán)境，并配置驅(qū)潮除濕裝置。

3）不得已將設(shè)備安裝在戶外環(huán)境時(shí)，應(yīng)定期進(jìn)行紅外精確測溫，關(guān)注表面污穢情況，停電檢修中應(yīng)注意結(jié)合停電進(jìn)行清掃工作。

4）不得已安裝復(fù)合絕緣穿墻套管時(shí)，安裝時(shí)應(yīng)注意將末屏接地線所在位置的軸線朝向正下方，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿的跡象。避免如該案例位于正上方，雖嚴(yán)重?zé)g卻無法發(fā)現(xiàn)。