電力變壓器高壓套管末屏接地方式問題探討

王元平

摘要：近年來，隨著用電負(fù)荷逐年上升，高壓套管發(fā)生的故障也越來越多。高壓套管主要發(fā)生的故障有末屏接觸不良、介損超標(biāo)、滲漏油、套管接觸過熱等。其中，末屏接觸不良是高壓套管發(fā)生故障的最主要原因。本文以110kV某變電站高壓側(cè)A相套管末屏裝置為例，闡述了變壓器套管預(yù)試中異常問題及分析方法，提出了電力變壓器高壓套管末屏故障處理措施。

關(guān)鍵詞：高壓套管;套管末屏

110kV及以上電力變壓器出線高壓套管多數(shù)采用油浸紙絕緣電容式套管，它是將變壓器內(nèi)部的高壓引線引到油箱外部的出線裝置，既作為引線對(duì)地的絕緣，又起到固定引線的作用。因此，要求套管必須具有足夠的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度。各種事故表明，出線套管是變壓器絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，一旦套管發(fā)生事故，就會(huì)危及變壓器的安全運(yùn)行，嚴(yán)重的可能發(fā)生爆炸和引起火災(zāi)。從變壓器高壓套管故障分析中看出，在高壓套管故障中，末屏接地不良通常是引發(fā)套管不正常運(yùn)行的多發(fā)誘因的重點(diǎn)。

一、變壓器高壓套管問題的提出

在進(jìn)行變壓器高壓套管例行試驗(yàn)時(shí)，由于鋁質(zhì)接地蓋安裝工藝存在不足，在轉(zhuǎn)動(dòng)接地蓋過程中易發(fā)生卡澀或“沾粘”，導(dǎo)致接地蓋旋轉(zhuǎn)受阻乃至不能旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，有時(shí)甚至因此而放棄本相套管末屏的測(cè)試。這樣既影響了例行試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行，又影響了變壓器高壓套管測(cè)試數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，對(duì)以后該設(shè)備狀態(tài)檢修周期的確定和設(shè)備絕緣狀況分析、判斷缺少數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而會(huì)影響專業(yè)人員對(duì)設(shè)備絕緣狀況的綜合分析和判斷力， 是因現(xiàn)在絕大部分高壓套管末屏接地蓋和底座是鋁材質(zhì)制成的。鋁材質(zhì)存在熔點(diǎn)低、材質(zhì)軟、易發(fā)澀及易“沾粘”等缺點(diǎn)。變壓器套管在安裝時(shí)，廠家沒注意在接地蓋和底座的內(nèi)外螺紋間適量涂抹潤(rùn)滑油脂，使螺紋間缺少了所需的保護(hù)油膜，失去了對(duì)鋁材質(zhì)螺紋聯(lián)接的保護(hù)措施。變壓器運(yùn)行后，當(dāng)例行試驗(yàn)工作需將接地蓋取下或旋緊時(shí)，內(nèi)外螺紋間將產(chǎn)生一定的擠壓力和摩擦力，正是這種擠壓力和摩擦力使鋁材質(zhì)越加發(fā)澀、發(fā)熱并產(chǎn)生線性熱膨脹，此時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)末屏接地蓋先是手感發(fā)澀且用力漸大，后是旋轉(zhuǎn)角越發(fā)變小，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)和左右旋轉(zhuǎn)用力的繼續(xù)加大， 進(jìn)一步增大了內(nèi)外螺紋間的擠壓力和摩擦力，末屏接地蓋與底座螺紋的聯(lián)接已發(fā)生局部“沾粘”。因此向有關(guān)變壓器廠家建議，使用鋁材質(zhì)制作變壓器套管末屏接地裝置，在出廠前安裝時(shí)應(yīng)在接地蓋的螺紋上應(yīng)適量涂抹潤(rùn)滑油脂，避免出現(xiàn)鋁材質(zhì)易“沾粘”現(xiàn)象。末屏接地裝置也可以考慮采用黃銅或不銹鋼材料制作，可以達(dá)到較好的使用效果。在實(shí)際運(yùn)行中還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)由于套管末屏接地裝置接地不良，造成套管末屏損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

二、油浸紙電容式高壓套管末屏的結(jié)構(gòu)

油浸紙絕緣電容式套管由油枕、上瓷套、下瓷套、電容芯子、法蘭、法蘭圓筒和均壓球等組成的。套管絕緣由內(nèi)絕緣和外絕緣構(gòu)成。外絕緣指套管的外絕緣瓷套，內(nèi)絕緣指電容芯子。外絕緣瓷套還同時(shí)作為裝變壓器油的容器，優(yōu)質(zhì)的變壓器油充于瓷套和電容芯子之間。內(nèi)絕緣層以電容芯子中的導(dǎo)電管中心線為軸心，內(nèi)部同心放置鋁箔。由于電容紙的纖維在油中起屏障作用，而且經(jīng)過真空處理，油又填充了紙中的氣隙，所以這種絕緣電氣強(qiáng)度非常高。套管電容芯子的最外屏即為所說的末屏，由于它的對(duì)地電容與套管的主電容相比較小，所以說它也是高壓套管與外部連接的最薄弱環(huán)節(jié)。為防止末屏接地不良而導(dǎo)致出現(xiàn)懸浮電位而發(fā)生放電，運(yùn)行時(shí)末屏必須經(jīng)過接地裝置可靠接地。對(duì)于常接地結(jié)構(gòu)接地方式的末屏，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先將護(hù)蓋套打開，然后將接地套壓下，取一金屬銷插入引線柱的Φ4小孔中，再松開壓下的接地套，接地套在彈簧作用下回彈直至金屬銷位置。此時(shí)引線柱和接地法蘭斷開，末屏引線柱不接地，這時(shí)可對(duì)引線柱連接測(cè)試線進(jìn)行試驗(yàn)。這種接地方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)接地，避免工作人員疏忽造成末屏未接地。缺點(diǎn)是彈簧力減少時(shí)或接地套與引線柱間有卡澀時(shí)，接地套不能隨彈簧完全彈出，造成末屏不能可靠接地。

三、高壓套管末屏異?，F(xiàn)場(chǎng)分析及處理

該套管末屏采用常接地結(jié)構(gòu)接地方式。正常情況下試驗(yàn)人員可徒手用力即可把護(hù)套蓋旋轉(zhuǎn)擰開，斷開其與接地法蘭的連接面，露出接地套和引線柱。而當(dāng)時(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)工作人員即使采用大力鉗強(qiáng)行退出也無法轉(zhuǎn)動(dòng)護(hù)套蓋，后來上報(bào)缺陷，申請(qǐng)檢修處理。檢修人員經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)研究討論初步確定護(hù)套蓋不能正常開啟的原因可能是由于安裝時(shí)擰入位置不正造成螺紋滑牙亂扣現(xiàn)象，致蓋子無法擰開。檢修工作人員用加長(zhǎng)型管子鉗強(qiáng)行將套管末屏護(hù)套蓋打開。通過對(duì)拆下的護(hù)套蓋和接地套內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)護(hù)套蓋內(nèi)部有大量的氧化物，存在火花放電痕跡;接地套里面和表面有大量的綠銅氧化物，已經(jīng)有嚴(yán)重的氧化腐蝕現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)用搖表測(cè)量末屏的絕緣電阻值為3MΩ，現(xiàn)場(chǎng)用細(xì)砂紙對(duì)接地套上附著的綠銅氧化層進(jìn)行充分打磨處理，但是由于氧化嚴(yán)重，無法將接地套與引線柱分開，因此沒有進(jìn)行套管介損及電容量試驗(yàn)。通過初步分析判斷導(dǎo)致本次110kV高壓套管末屏異常缺陷的原因可能有：①末屏護(hù)套蓋在安裝過程中擰入時(shí)，稍有位置不正極易造成螺紋滑牙亂扣現(xiàn)象，蓋子沒有完全擰入，導(dǎo)致蓋子與末屏之間的密封破壞，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行進(jìn)水受潮造成套管末屏接地套氧化，造成接地不良。②正常情況下末屏接地套和引線柱與接地法蘭應(yīng)該是可靠連接并接地，但由于彈簧材質(zhì)、制造工藝或檢修試驗(yàn)中反復(fù)操作等外界因素使壓力彈簧狀態(tài)疲勞導(dǎo)致其壓力不足、接地套與接地法蘭接觸不良、接地套與引出線接觸面粗糙配合不良等均可能引起末屏接地不良造成的放電缺陷。鑒于放電部位處于末屏裝置引出線末端，沒有波及到變壓器主套管內(nèi)部絕緣，拆卸時(shí)臟油在末屏裝置基座內(nèi)，所以不存在臟油進(jìn)入主套管內(nèi)的可能性。變壓器廠家專業(yè)人員建議更換成套末屏裝置。若檢修后試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，即可投入運(yùn)行。更換新的末屏裝置后，確保末屏壓力彈簧狀態(tài)良好其壓力足夠、接地套與接地法蘭接觸良好、接地套與引出線接觸面配合良好且動(dòng)作靈活。對(duì)末屏套管進(jìn)行試驗(yàn)，各參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)結(jié)束末屏接地套恢復(fù)原有狀態(tài)后用萬用表檢查，末屏接地良好才蓋好護(hù)套蓋。利用停電機(jī)會(huì)，檢查末屏接地情況。對(duì)通過外部金屬連片或接地金屬軟線接地的末屏，保證連接片或連接線沒有斷線且接地良好;對(duì)通過接地蓋、接地帽接地的末屏要測(cè)量末屏接地引出的尺寸和接地蓋帽內(nèi)的深度，看能否保證可靠接觸;對(duì)常接地結(jié)構(gòu)接地的末屏，要保證末屏壓力彈簧狀態(tài)良好且壓力足夠、接地套與接地法蘭接觸良好、接地套與引出線接觸面配合良好且動(dòng)作靈活，并用萬用表進(jìn)行測(cè)量，以確保末屏接地良好，防止末屏接地不良造成運(yùn)行中產(chǎn)生懸浮電位而發(fā)生放電。

結(jié)語

隨著電力負(fù)荷的增加，高壓大容量變壓器的輸入量迅速增加。只有準(zhǔn)確理解和掌握各種端屏接地原理、結(jié)構(gòu)和操作注意事項(xiàng)，才能正確判斷高壓套管端屏接地故障的原因和類型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施，最大限度地減少變壓器高壓套管端子屏接地故障，確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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