變壓器高壓套管末屏接地故障分析與對比

肖鈞文，劉顯衛，郭 華，趙志剛

（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭 411100）

變壓器高壓套管末屏接地故障分析與對比

肖鈞文，劉顯衛，郭 華，趙志剛

（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭 411100）

分析兩起110 kV變壓器套管末屏故障對變壓器運行造成的危害，尋找套管末屏接地不良故障原因，提出相應處理措施。

變壓器；套管末屏；接地故障

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.15

0 前言

高壓套管是變壓器的重要組件，也是電力系統中重要的電氣設備，其作用是把變壓器高壓繞組的引線引到油箱的外部。高壓套管起著固定引線以及保證對地絕緣的作用。運行中的高壓套管要具有良好的熱穩定性，以承受長期負荷電流及短時的瞬間過熱。如果變壓器套管存在缺陷或發生故障，將直接危及變壓器的安全運行及其可靠供電。

1 兩起高壓套管末屏異常簡述

（1）2016年9月25日，試驗人員通過紅外測溫儀發現某變壓器1#主變110 kV側510B相穿墻套管末屏部位溫度異常，故障套管為油紙電容型穿墻套管，型號CRW-110/1250-3，是國內某廠于1997年3月生產，同年7月投入運行。B相末屏存在發熱現象，最高溫度為34.6℃，而正常的C相溫度為32.2℃，溫差達到2.4 k，根據DL/T 664—2008《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄B.1關于高壓套管的條款，可診斷此現象為嚴重及以上的缺陷。

現場進行了510B相穿墻套管的絕緣電阻、介損及電容量的測試驗。測量數據如表1所示，符合標準要求，并與上一次的試驗數據對比，表明510B相末屏處發熱未傷及到穿墻套管的主絕緣。

隨后從510B相穿墻套管取油樣進行了分析，油的色譜試驗數據見表2。

從表2可知，510B相穿墻套管氫氣含量達到了177.125 μL/L，存在受潮的可能，這與密封圈破損有關。

打開510B相穿墻套管末屏接地小蓋，如圖1所示，觀察可知末屏接地小蓋與末屏端子之間僅用銅線進行固定連接，密封墊已經破損，末屏端子表面氧化，接地小蓋同末屏接觸部位的表面臟污。

從末屏檢查情況可知，510B相末屏處未觀察到明顯的放電痕跡，穿墻套管接觸不牢固，導致末屏接地端子部位氧化。

（2）2016年10月4日對同一變電站的520穿墻套管跟蹤。B相最高溫度為26.6℃，正常的A相溫度為16.1℃，溫差達到了10.5℃，根據DL/T 664-2008《帶電設備紅外診斷應用規范》關于高壓套管的條款，此現象可診斷為危急缺陷。

現場進行了520B相穿墻套管的絕緣電阻、介損及電容量的測試驗。測量數據如表3所示，符合標準要求，并與上一次的試驗數據對比，表明520B相末屏處發熱也未傷及到穿墻套管的主絕緣。

隨后從520B相穿墻套管取油樣進行了分析，油的色譜試驗數據如表2所示。

從表2可知，520B相存在微量的乙炔，這說明其內部可能存在過放電的現象。

表1 510B相穿墻套管試驗數據

表2 510B相和520B相套管油色譜試驗數據對比μL/L

表3 510B相和520B相穿墻套管試驗數據

圖1 510B相穿墻套管末屏檢查情況

對520B相末屏進行檢查，末屏接地部位如圖2a所示，可以清楚地看到末屏周圍存在漏油的現象。該穿墻套管末屏接地方式為內蓋式，末屏電容芯子直接與接地蓋內的彈簧壓片相連從而實現接地。將接地蓋打開之后，可以觀察到末屏端子周圍布滿黑色油污的物體，且末屏端子圓柱體形狀已發生改變，如圖2b所示；末屏蓋子的壓緊彈簧部位有放電的痕跡，且彈簧片上有放電擊穿形成的小孔，如圖2c所示；將末屏芯子取出，檢查發現末屏芯子有燒灼的現象，如圖2d所示。

從末屏檢查情況可知，520B相則存在明顯的放電現象，可能是由于520B相末屏接地小蓋開距過大，末屏接地端子變形，在運行期間末屏極有可能未接地。

圖2 520B相穿墻套管末屏部位的檢查

2 兩起故障對比分析

油紙電容式穿墻套管的主絕緣相當于許多電容串聯而成，高壓導體部分對地電壓均勻分布在各層之間。正常運行的高壓套管末屏應可靠接地，若彈簧壓片與末屏之間沒有可靠連接，則相當于末屏端子和地之間接入了一個電容或電阻。末屏與地之間接入電容的等效電路如圖3所示。

圖3 末屏端子接入電容等效電路圖

圖3中C1為穿墻套管導電桿對末屏的等效電容，C2為電容末屏與地斷開連接后對地的等效電容，此電容值較??；U1和U2分別為系統運行的相電壓和末屏對地電壓。根據電容分壓原理可知，末屏對地的電壓U2見式（1）。

因此在電容芯子與地之間存在一個較高的懸浮電位，該電位導致末屏對地放電而發熱。

末屏與地之間接入電阻的等效電路如圖4所示。

同樣根據電容分壓原理，可知電阻部位電壓UR見式（2）。

圖4 末屏端子接入高阻的等效電路

由于R較大，但考慮到電容是pF級別，因此電壓仍主要分布在穿墻套管主絕緣上，分布在電阻上的電壓造成末屏部位發熱。

520B相穿墻套管溫差比510B相溫差更大，經過檢查，結合理論分析可以判斷520B相為末屏與地虛接導致較為強烈的放電從而發熱較為明顯；510B相穿墻套管則更接近于電阻接地模型，因經高阻接地而出現發熱，不及520B相發熱明顯，也未出現放電痕跡。

3 結語

兩起穿墻套管末屏發熱均是由于接地蓋子彈簧壓片與末屏接觸問題所致，末屏沒有直接接地，導致末屏與地之間形成一個高阻或電容而發熱。近年來，電力系統內發生了許多變壓器套管，互感器末屏裝置異常的情況，已嚴重危及設備的安全與可靠運行。為規范對變壓器套管，互感器設備末屏日常維護工作，建議嚴格按照規程要求，切實履行設備的交接與驗收把關，杜絕缺陷產品；除正常巡視項目外，還應注意變壓器套管，互感器末屏設備是否出現滲漏或油污等情況；積極推廣紅外測溫等檢測手段，加強對電壓致熱型設備的排查，防范于未然。

TM623.3

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〔編輯 王永洲〕