一起電容型變壓器套管介損試驗(yàn)異常分析

馬思哲 劉興濤

摘 要：變壓器套管是變壓器載流元件之一，也是變壓器箱外的主要絕緣裝置，電容型套管主要應(yīng)用在110kV及以上電壓等級(jí)的變壓器。套管的介質(zhì)損耗及電容量測(cè)量是判斷套管絕緣狀況的一項(xiàng)重要手段，本文主要以某500kV變電站500kV主變套管試驗(yàn)異常為例，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，提出幾點(diǎn)預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電容型套管;介質(zhì)損耗與電容量試驗(yàn);異常分析;預(yù)防措施

引言

變壓器套管是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對(duì)地絕緣，而且擔(dān)負(fù)著固定引線的作用，在變壓器運(yùn)行中，長(zhǎng)期通過負(fù)載電流，當(dāng)變壓器外部發(fā)生短路時(shí)通過短路電流。在110kV及以上電力系統(tǒng)中廣泛使用的是電容型套管，其介質(zhì)損耗和電容量試驗(yàn)是運(yùn)維過程及故障檢查中重要的項(xiàng)目和判斷依據(jù)，測(cè)量介質(zhì)損耗可以靈敏的反應(yīng)套管劣化受潮及某些局部缺陷，測(cè)量電容量可以發(fā)現(xiàn)套管電容芯層局部擊穿、嚴(yán)重漏油、末屏斷線及接觸不良等缺陷。本文通過實(shí)際工作中的案例進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，提出幾點(diǎn)預(yù)防措施。

1 電容型套管的結(jié)構(gòu)和作用

電容型套管主要由電容芯子、油枕、法蘭、上下瓷套組成，主絕緣為電容芯子，由同心電容串聯(lián)而成，封閉在上下瓷套、油枕、法蘭及底座組成的密封容器中，容器內(nèi)充有經(jīng)處理過的變壓器油，使內(nèi)部主絕緣成為油紙結(jié)構(gòu)。套管主要組件間的接觸面襯以耐油橡膠墊圈，各組件通過設(shè)置在儲(chǔ)油柜中的一組強(qiáng)力彈簧所施加的中心壓緊力作用，使套管內(nèi)部處于全密封狀態(tài)。法蘭上設(shè)有放氣塞、取油裝置、測(cè)量套管介質(zhì)損耗和局部放電的裝置。運(yùn)行時(shí)測(cè)量裝置的外罩一定要罩上，保證末屏接地，嚴(yán)禁開路。

變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，同時(shí)起固定引出線的作用。在變壓器運(yùn)行中，長(zhǎng)期通過負(fù)載電流，當(dāng)變壓器外部發(fā)生短路時(shí)通過短路電流。

2 介質(zhì)損耗與電容量試驗(yàn)方法

單獨(dú)套管試驗(yàn)時(shí)，因套管帶有專供測(cè)量小套管（即末屏），這時(shí)使用正接法。套管出線端接電橋高壓引線，末屏接測(cè)量線。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的變壓器電容套管進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，因套管已牢固安裝于設(shè)備箱體，無法將套管與內(nèi)部繞組連接拆開，測(cè)量時(shí)需采取特殊接線。被試變壓器所測(cè)套管的線端應(yīng)處于非接地狀態(tài)，與被測(cè)套管相連的所有繞組端子連同中性點(diǎn)應(yīng)一起短路加壓接電橋高壓引線，被測(cè)套管的末屏接測(cè)量線，其他非被試?yán)@組短路后接地。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)若接線不正確（全部繞組開路）會(huì)對(duì)套管介損測(cè)量造成很大誤差，誤差大小與變壓器的容量、結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要是由于變壓器繞組的電感和空載損耗產(chǎn)生的。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及異常故障分析

2021年4月，檢修試驗(yàn)人員在對(duì)某500kV變電站500kV主變220kV高壓套管的電容量及介質(zhì)損耗測(cè)試時(shí)，解開C相套管末屏?xí)r發(fā)現(xiàn)有漏油且形成油流，油中伴隨黑色碳化物質(zhì)。經(jīng)檢查主變繞組及其他試驗(yàn)正常，以下為中壓側(cè)C相套管的絕緣電阻、介損和電容量、油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.絕緣電阻（MΩ）

規(guī)程要求：

1）主絕緣的絕緣電阻值一般不應(yīng)低于下列數(shù)值：110kV及以上：10000MΩ;35kV：5000MΩ。

2）末屏對(duì)地的絕緣電阻不應(yīng)低于1000MΩ。

2.tgδ與電容量

規(guī)程要求：

1）20℃時(shí)的tanδ（%）值應(yīng)不大于下表中數(shù)值：電壓等級(jí)220、500kV的套管≤0.8。

2）電容型套管的電容值與出廠值或上一次試驗(yàn)值的差別超出±5%時(shí)，應(yīng)查明原因。

3）當(dāng)電容型套管末屏對(duì)地絕緣電阻小于 末屏對(duì)地絕緣電阻小于 末屏對(duì)地絕緣電阻小于 1000MΩ時(shí)，應(yīng)測(cè)量末屏對(duì)地 tanδ，其值不大于2%。

3.套管絕緣油色譜分析 （μL/L）

規(guī)程要求：運(yùn)行中油中溶解氣體組份含量（μL/L）超過下列任一值時(shí)應(yīng)引起注意，停電檢查：H2：500 總烴：150 C2H2：1（500kV），2（220kV及以下）。

從以上數(shù)據(jù)可以看出：C相套管的絕緣電阻值符合規(guī)程要求，和上次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比相差很大，絕緣有明顯下降;其介損和電容量值符合規(guī)程要求，與上次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比介損明顯增加，增量為51.2%，電容量偏差也明顯增大，且末屏介損值是規(guī)程要求值的3.33倍，明顯異常;其絕緣油色譜分析結(jié)果中H2是規(guī)程要求值的2.95倍，總烴是規(guī)程要求值的15.3倍，C2H2是規(guī)程要求值的607.62倍，與A、B相套管數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ炔顒e很大，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。

經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)原因?yàn)椋汗收咸坠苣┢两拥靥着c末屏座接觸不緊，套管末屏不能可靠接地，導(dǎo)致引線柱處在運(yùn)行中存在懸浮電位間歇性對(duì)地放電，導(dǎo)致末屏內(nèi)部絕緣件被燒蝕從而破壞其密封性，最終致使套管油漏出，同時(shí)燒蝕產(chǎn)生黑色碳化物附著于末屏引線柱處。

針對(duì)套管日常維護(hù)檢修提出以下幾點(diǎn)預(yù)防措施：

（1）每次檢修試驗(yàn)后恢復(fù)末屏端蓋前，用萬用表歐姆檔測(cè)量末屏心柱與基座是否接觸良好，避免套管末屏接觸不良誘發(fā)故障。

（2）在巡視設(shè)備時(shí)重點(diǎn)檢查套管末屏是否出現(xiàn)滲漏油，在開展變壓器紅外測(cè)溫時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)末屏位置的測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。

（3）使用帶有壓緊彈簧的輔助接地帽，增加末屏接地點(diǎn)，避免末屏接地不良。

（4）對(duì)于有測(cè)試條件的變壓器套管同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)介損和電容量的帶電測(cè)試。

4結(jié)束語

通過以上分析可以看出電容型變壓器套管在運(yùn)行中進(jìn)行介損及電容量試驗(yàn)是十分重要的，分析數(shù)據(jù)時(shí)不能單一把規(guī)程要求作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)注重觀察其發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合絕緣電阻、油色譜分析等試驗(yàn)進(jìn)一步確定故障，且電容型變壓器套管在運(yùn)行中最重要的就是末屏要可靠接地。文中通過對(duì)一起由于電容型變壓器套管末屏接地不可靠引起的長(zhǎng)期局部放電損壞的案例進(jìn)行分析，對(duì)以后的運(yùn)行維護(hù)提出指導(dǎo)性建議，對(duì)變電運(yùn)檢人員在變壓器維護(hù)方面提供了有價(jià)值的參考，對(duì)提高變電設(shè)備運(yùn)維水平有著一定的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳天翔、王寅仲、海世杰.電氣試驗(yàn)第二版.中國(guó)電力出版社.2008