一起800 k V高压套管绝缘故障的原因分析

孙 强，黄宗君，韩绍周，朱岸明，马江泓，李云阁，李海波

（西北电网有限公司，西安 710048）

0 引言

750 kV官亭—兰州东Ⅱ回在启动投运过程中[1-3]，750 kV兰州东变电站Ⅱ回线路1号电抗器C相高压套管发生绝缘故障，工程调试启动工作为此中止。该电抗器为单相、油浸、自冷式，额定容量100 MV·A，2 133.5Ω，高压套管为800 kV交流油浸纸电容式套管，载流方式为穿缆式。

自2005年9月750kV示范工程投运以来[4-5]，800 kV高压套管发生绝缘故障尚属首次，十分有必要深入查找事故原因，避免类似问题再次发生。

1 故障情况

1.1 故障过程

750 kV官东Ⅱ回系统一次回路示意图如图1所示。

图1 750 kV官东Ⅱ回1号高抗位置

故障当日14点53分经750 kV兰州东变7522开关对官东Ⅱ回线路进行第一次设备充电。充电初期，未发现异常现象。15点50分，巡视人员发现1号电抗器C相高压套管侧声音加剧、伴随明显的放电声响，15点52分断开东官Ⅱ线7522开关，第一次充电终止。

该次现象发生后，现场随即对该电抗器充电时系统参数进行了核查，无异常；对该电抗器本体进行了检查，套管末屏接地良好、CT接线端子紧固、铁芯及夹件绝缘良好，其它外观均无异常；对该电抗器本体绝缘油在线值数据进行分析，并用便携式绝缘油分析装置采样分析，结果均正常。

各项检查工作结束后，基于检查结果，现场对东官Ⅱ线进行第二次充电，20点48分，通过7522开关对东官Ⅱ线第二次充电时，该电抗器高压套管底座瓷裙与套管升高座间有沿面放电现象，由于此时为夜间，肉眼可见有明显弧光，为了确保设备及人员安全，当即断开7522开关，官东Ⅱ回启动工作停止。

1.2 现场分析

2010年1月1日，对套管进行专项测试，测试结果套管介损值29.8%，电容量接近0，确定为末屏断线。

2010年1月13日更换新套管，对1号电抗器C相故障套管进行拆除，在拆除后放置的过程中，套管与水平面约30°角时，套管底座法兰面处出现明显漏油，分析可能是套管内部存在较大压力，法兰面密封处受力膨胀所致，见图2。

图2 放置过程中漏油现象

对套管末屏内部连线进行检查，松开末屏密封处螺丝时，从内部冒出大量烧焦气味的白色气体和白色粘稠状的液体，见图3，10 min左右，内部气体减少，在打开末屏密封盖时，发现连接线断开，内部有明显烧焦痕迹，见图4。

图3 末屏密封处冒气及流出白色粘稠状液体

图4 末屏抽头连接内部烧伤情况

从现场检查情况分析，导致1号电抗器C相高压套管底座处有放电现象的直接原因为套管末屏接地小套管内部软连线断开所致。

2 解体分析

2.1 解体现象

随后，1号电抗器C相高压套管返厂解体检查，现场解体图片见图5～9。

图5 末屏抽头连接装置（软连接已烧断）

图6 末屏接地螺母（容易滑丝）

图7 套管法兰末屏接地处放电痕迹

图8 电容芯子末屏接地处烧蚀外表

图9 剥开末屏可见烧蚀区域

图10 剥开47屏可见的最深放电点

拆除套管末屏抽头，在拆除套管末屏抽头后发现，套管末屏抽头引线在靠近套管本体部分发生熔断，末屏引线烧断，长度不足原长的1/2，见图5。套管法兰内壁有放电痕迹，见图7。套管本体解体检查发现：套管电容芯子接地区域，特别是靠近末屏引线处，损毁情况严重，见图7、8。套管末屏引线与电容芯子连接部分已经烧没，烧毁深度约66 mm，从电容屏第131屏直到第85屏，均有烧损痕迹，烧蚀屏数比例约占35.8%，见图9、10。

2.2 故障过程分析

从现场解体发现末屏处发生的现象来看，可以分析出在2009年12月30日所发生的故障过程为：套管末屏因故断开，末屏悬浮，产生高电位，末屏和接地法兰间产生高电场，该部位及附近内部法兰和电容屏间放电，该部位套管外部空气电离，电晕放电。故首次充电时因白天未见电晕，第二次充电时为夜间可见高压套管靠近基座附近明显电晕。

3 故障原因分析

从套管现场故障情况及解体检查过程中所见现象，可分析出套管末屏引线断裂是导致750 kV兰州东变电站Ⅱ回线路1号电抗器C相高压套管故障的直接原因。通过分析，导致套管末屏引线断裂有以下几种原因：

1）套管制造过程中可能存在的问题。套管制造过程中套管末屏引线过短或引线外部绝缘套管过长[6]，如果再经受长时间运输过程中的拉拽，电容芯子位移造成的冲击等，可能使末屏抽头引线受损，导致现场故障发生。

2）套管运输过程造成。此支套管经历了长距离的运输过程，可能遭遇路途颠簸，急停等偶然情况，使得套管的电容芯子在运输过程中发生串动，震动及突加载荷，会使末屏引线受到机械应力作用而导致末屏引线损伤。

3）在套管试验或安装等过程中的起吊放置动作，若离地触地未做到缓起缓落，也存在类似运输急停的冲击作用，对末屏抽头引线造成冲击。

笔者认为，除上述原因外，不排除该套管属800 kV国产套管设备早期产品，在设计、制造、末屏接地焊接点等问题上存在经验不足等原因，末屏接地引线易造成松动甚至脱开，从而引发事故。

4 结论

750 kV电网自2005年首条示范工程线路投运以来，在近3年得到了迅猛的发展，截至目前750 kV变电站已投运16座。但在750 kV电气主设备国产化过程中，产品设计、制造工艺、运输管理、试验控制等各环节仍存在未吃透、不成熟、待完善的地方。这次750 kV兰州东变电站Ⅱ回线路1号电抗器C相高压套管绝缘故障在系统调试过程中暴露出来，也是这些问题的典型表现。

通过对首次800 kV高压套管绝缘故障的深入分析，针对原因可以采取以下措施：

1）厂家应加强生产过程的质量控制，尤其是易导致运行故障的薄弱部位，更要实行严格的检查制度，并能不断吸取经验教训改进设计。

2）套管生产厂家、变压器/电抗厂家均应注重运输管理，在大型设备的起吊、运输、安装等过程上，多投入管理手段，避免设备在现场试验甚至运行时出现故障造成更大范围的损失。

3）建议业主与厂家能够协作在投运后对高压套管进行现场取油及油色谱分析，安全检察常态化。

4）继续强化坚持系统交接试验、系统调试等手段，坚决将重大隐患和事故排除在电网运行中，确保能源安全。

[1] 弋长青,尚勇,李刚.西北750 kV电网发展规划若干问题探讨[J].电网与清洁能源,2009,25(11):17-21.

[2] 孙强,尚勇,唐开宇.首批国产750 kV断路器绝缘拉杆故障分析[J].电网与清洁能源,2009,25(5):5-7.

[3] 尚勇,孙强,李刚,等.750 kV官亭变电站GIS特快速暂态过电压测试[J].电网与清洁能源,2009,25(12):11-15.

[4] 王海亭,俞发晖.750 kV官亭变电站综合自动化系统的现场检验探析[J].电网与清洁能源,2008,24(01):38-40.

[5] 张四江,王军,宋小卫.750 kV GIS设备漏气原因分析及处理方法[J].电网与清洁能源,2009,25(10):56-58.

[6] 孙勇,朱建新.换流变压器套管爆炸事故原因分析[J].南方电网技术，2008,2(5):82-83.