穿墻套管故障分析及解決措施

周榆曉，劉 璐，劉 旸，郭 鐵，王 帥

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006； 2.國網遼寧省電力有限公司計量中心，遼寧 沈陽 110015)

穿墻套管故障分析及解決措施

周榆曉1，劉 璐2，劉 旸1，郭 鐵1，王 帥1

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006； 2.國網遼寧省電力有限公司計量中心，遼寧 沈陽 110015)

文中介紹了穿墻套管概念和分類，對運行情況和故障情況進行分析。針對目前存在的問題，提出了切實有效的提升措施，進而達到降低同類事故的發(fā)生，為穿墻套管的制造、施工安裝、運行維護等方面積累經驗。

穿墻套管；故障分析；解決措施

1 穿墻套管簡介

穿墻套管[1-2]是安裝在變電站配電室等建筑物墻體或屋頂上的套管，是連接戶內和戶外電氣設備的一種高壓電器設備。目前電力系統(tǒng)變電站內多為220 kV及以下電壓等級的套管，具體包括純瓷穿墻套管、樹脂玻璃鋼穿墻套管、充油穿墻套管。穿墻套管的實物圖和內部示意圖如圖1和圖2所示。

各類穿墻套管從技術成熟度、成本、適用范圍等方面進行優(yōu)缺點比較，見表1。

2 穿墻套管事故情況

目前引起穿墻套管故障及異常的主要原因有：進水受潮、內外套管連接法蘭過熱、接頭過熱、鳥害、污閃等。

a. 進水受潮引起的異常

2016年5月28日，發(fā)現某35 kV穿墻套管有放電聲，初步判斷套管絕緣有問題。5月29日，對穿墻套管進行停電和解體工作。解體時發(fā)現穿墻套管內部有積水，導電桿對端蓋放電，端蓋有大量黑色灼傷痕跡，造成穿墻套管交流耐壓試驗不過關[3]，設備防水存在問題，解體情況如圖3所示。

(a)純瓷穿墻套管

(b)樹脂玻璃鋼穿墻套管

(c)充油穿墻套管圖1 穿墻套管實物圖

(a) 純瓷穿墻套管

(b) 樹脂玻璃鋼穿墻套管

(c)充油穿墻套管圖2 穿墻套管內部示意圖

圖3 解體情況

b. 內外套管連接法蘭過熱

2016年8月22日，對某110 kV 變電站進行紅外測溫。檢測發(fā)現1號主變10 kV穿墻套管處紅外熱像異常，1號主變穿墻套管及紅外圖譜如圖4所示。熱點溫度達45.6 ℃，正常溫度32.3 ℃，環(huán)境溫度為30.5 ℃，相對溫差88.1%。依據DL/T 664—2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》，該發(fā)熱為電流致熱型嚴重缺陷[4]。經檢查發(fā)現，穿墻套管固定鋼板未開縫，電流通過套管而在鋼板上形成交變閉合磁路，可產生渦流損耗，并使鋼板發(fā)熱。該損耗隨電流的增加而急劇增加，而鋼板過熱易使套管絕緣介質老化而影響使用壽命。

表1 各類穿墻套管的優(yōu)缺點比較

圖4 1號主變穿墻套管及紅外圖譜

c. 接頭過熱

2015 年2月27日14時，變電運維班工作人員定期對某變電站進行紅外檢測工作，在檢測過程中發(fā)現2號主變10 kV側穿墻套管A相溫度在27.9 ℃，B、C相溫度在19.7 ℃，A相溫度較高。3月13日14時40分再次檢測發(fā)現2號主變10 kV側穿墻套管A相55.4 ℃。 2017年3月15日，變電檢修班對發(fā)熱的套管檢查，發(fā)現發(fā)熱處放點痕跡嚴重，線夾接觸面有輕微過熱放電痕跡。所用連接處采用螺母直徑尺寸為10 mm，而母線排與線夾壓接孔尺寸為12.5 mm，尺寸不匹配是造成接頭過熱的原因,如圖5所示。

d. 由于鳥害引起的故障

2016年4月4日，某變電站1號主變差動保護動作，1號主變兩側斷路器跳閘。檢修人員趕赴現場后發(fā)現1號主變10 kV側穿墻套管A、B相有嚴重放電痕跡，兩相穿墻套管損壞嚴重，并在下方地面上發(fā)現有2只死喜鵲,喜鵲外表有明顯電擊灼傷痕跡。根據現場檢查情況和保護裝置動作情況進行分析，造成此次故障的原因為喜鵲誤入1號主變10 kV側A、B相穿墻套管之間，引起1號主變10 kV側穿墻套管A、B相相間短路，造成1號主變差動保護故障跳閘，如圖6所示。

e. 由于污閃引起的故障

圖5 接頭發(fā)熱情況

圖6 現場事發(fā)圖片

2016年8月18日，某110 kV變電站1號主變高壓側穿墻套管A相傘裙閃絡，造成該站1號主變停電退出運行。該變電站地處化工區(qū)，空氣中存在嚴重的化工污染，主變?yōu)榘霊敉獠贾?，穿墻套管需承受空氣中嚴重的化工污染，由于頂棚的存在而無法接受雨水的沖刷，長時間后極易發(fā)生污閃，如圖7所示。

圖7 污穢情況

除上述5種主要原因，末屏接地不良、產品絕緣件質量不良、安裝工藝不合格等也是造成穿墻套管發(fā)生故障的原因。

3 解決措施

為了提升穿墻套管設備的安全可靠性，從設備的問題情況、運維便利性、運檢成本以及對電網的影響程度進行分析，提出以下提升設備安全可靠性和運維便利性的措施。

3.1安全提升措施

a. 應采購生產裝備先進、技術研發(fā)能力過硬、服務質量優(yōu)異的產品，并具有相同電壓等級、相同結構型式的運行業(yè)績。

b. 加強設備制造的過程管控，建立隨機抽樣檢測機制，提升對產品質量的掌控程度。

c. 生產廠家應提高對瓷質套管組部件、原材料質量進行嚴格把關，對密封膠墊、螺栓等進行抽檢工作。

d. 寒冷地區(qū)應考慮采取防止屋檐結冰脫落對套管外表面破壞的措施。

e. 寒冷地區(qū)如需采用油浸電容型套管，應對絕緣油和套管密封膠墊提出低溫下的性能要求。

f. 地震高發(fā)地區(qū)推薦膠浸紙復合套管，化學重腐蝕地區(qū)推薦采用瓷質套管。

g. 對電容型套管的交接試驗報告進行審核，密切關注絕緣電阻、介損、電容量等試驗數據的合理性，杜絕缺陷設備入網運行，同時交接試驗報告應妥善保存，作為原始資料以便日后對比分析。

h. 套管供應商應提供產品結構圖，便于運維單位培訓、檢修及缺陷處理等。

i. 穿墻套管固定的隔板，應在土建施工時做好防止渦流過熱的隔斷措施，防止法蘭過熱。

j. 對于穿越室內和戶外的穿墻套管，應在縫隙處涂抹玻璃膠密封；新裝純瓷穿墻套管的戶外部分應有1%～1.5%的坡度，避免室內進水引發(fā)事故。

k. 穿墻套管連接的引流線應采用軟連接，并在保證不發(fā)生引流線風偏放電的前提下留有足夠的裕度，減小對套管接頭的拉力。

l. 對于電容型穿墻套管應做好末屏的接地及其檢測工作。

m. 套管末屏接地裝置進行試驗和檢修時應使用專用工具，嚴禁用鉗子、螺絲刀等硬物操作，避免損傷末屏接地連接及接地帽，防止試驗和檢修期間操作不當造成末屏開路故障。

n. 對于220 kV及以上電壓等級油浸式電容型穿墻套管運輸時，應在本體上加裝三維沖擊記錄儀，防止受震動造成瓷套或電容屏受損。

3.2技術提升措施

a. 在配電室設計時，要充分考慮空間裕度，增加66 kV及以上電壓等級穿墻套管的檢修平臺和爬梯，便于套管的檢修、更換和檢測。

b. 在設計和建設階段，應考慮機器人巡視問題，便于對穿墻套管的溫度和油位進行監(jiān)視。

c. 規(guī)范、簡化穿墻套管的型號和結構型式，將各電壓等級套管型式和種類簡化為2～3種，減少備品儲備量與投資。

d. 新采購35 kV及以上電壓等級的穿墻套管，應采用硅橡膠穿墻套管，不宜采用油浸式瓷質穿墻套管。

e. 10 kV及以下電壓等級應選用20 kV的純瓷穿墻套管，減少運維工作量。

f. 瓷質絕緣套管應按要求在出廠前噴涂PRTV等防污閃涂料。

g. 研究穿墻套管在線監(jiān)測裝置，提升變電站穿墻套管運行智能化水平和可靠性。

h. 對運行15年以上的穿墻套管，在例行試驗時，需增加交流耐壓試驗項目，以加強對穿墻套管絕緣水平的監(jiān)測。

4 結束語

對電力系統(tǒng)中穿墻套管的運行情況和故障情況進行分析，針對目前存在的問題，提出相應的安全措施和技術措施，為穿墻套管的設計單位、制造廠家、安裝單位、運行維護單位等提供參考，降低穿墻套管事故的發(fā)生概率，保證電網設備的安全可靠運行。

[1] 黃道華, 李奕宏, 蘇東青.變電站穿墻套管滲水問題分析及處理[J].電世界,2011,66(3):26-27.

[2] 李 克.220 kV穿墻套管末屏燒損的原因分析及故障處理[J].電力設備,2005,4(7):63-65.

[3] 電力設備預防性試驗規(guī)程:DLT 596—2005[S].

[4] 帶電設備紅外診斷應用規(guī)范:DLT 664—2008[S].

Fault Analysis and Solving Measures of Wall Bushing

ZHOU Yuxiao1，LIU Lu2，LIU Yang1，GUO Tie1，WANG Shuai1

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China； 2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Metering Center，Shenyang,Liaoning 110015，China)

This paper classifies the wall bushings and analyses their operation situations and breakdowns. In view of the existing problems, this paper puts forward some practical and effective improvements to reduce the probability of similar breakdowns. Furthermore, valuable experience is gained in manufacture, construction, installation and operational maintenance for wall bushings.

wall bushing；fault anllysis; solving measures

TM216+.5

A

1004-7913(2017)09-0043-04

周榆曉(1988)，男，碩士，助理工程師，從事高電壓技術工作。

2017-05-26)