35千伏变压器中性点套管烧毁分析

彭兴海 李青原 赵明玉 孙智铭 朱国强/国网青海省电力公司西宁供电公司

35千伏变压器中性点套管烧毁分析

彭兴海 李青原 赵明玉 孙智铭 朱国强/国网青海省电力公司西宁供电公司

某35千伏变电站于2013年7月投入运行，8月17日35千伏中性点套管对地放电，并导致套管烧毁。于2013年9月25日进行现场吊芯更换。变电站为35千伏变电站，35/10千伏两级电压，其规模：35千伏单母线接线，终期出线2回，本期出线1回；10千伏终期出线6回，本期3回。主变压器为新疆某厂生产的SZ11-3150/35型变压器，联结组别为Yndll，变比为35± 3×2.5%/10.5千伏，户外油浸自冷式变压器。变压器高低压侧出线套管为电缆出线套管，按插拔式设置（实际为肘型出线电缆终端），套管结构内侧为瓷质，外侧为聚乙烯绝缘外套。

套管；烧毁；分析

一、主变35千伏中性点套管损毁情况

某变电站于2013年7月10日投产，2013年8月17日35千伏中性点发生对地放电烧毁。9月25日进行现场吊芯更换。从损毁的中性点套管实物照片可见，套管伸入变压器内部部分材质为瓷质并带有瓷裙且浸入变压器油内；套管伸出变压器上盖部分，由内外两部分组成，一是内瓷套与变压器内部为一个整体，用法兰螺栓将套管固定在变压器上盖上，二是外绝缘套，由聚乙烯材料制成，外形为圆柱筒形，上部带有可拆卸绝缘帽，在对地放电过程中已烧毁。由实物照片明显可见，瓷套上部及瓷套和上盖连接处已在放电中烧毁，中部也有烧毁的痕迹。

二、35千伏中性点不接地系统中性点电压及过电压

35千伏中性点不接地系统中性点电压在三相平衡的情况下，应该为零电位，但由于在实际运行中三相不可能完全平衡及谐波等因素，中性点电位会产生漂移。在单相接地时中性点对地电压会升高至相电压。按规程要求，允许运行1-2小时。因而中性点并非零电位，对地非零电压。

1.正常运行方式下35千伏中性点不接地系统变压器中性点的电位。

在正常运行方式下，三相电压电流虽基本平衡，但不可能完全平衡，由于变压器用电负荷存在工业负荷及电力电子设备存在，35千伏系统的谐波是不可避免的，谐波电流电压也会提高中性点电位。所以正常运行方式下，35千伏系统变压器中性点的漂移电位随着系统三相不平衡水平和谐波水平而变化。

2.单相接地时，变压器35千伏中性点对地电压升高。

35千伏系统发生单相接地故障时，变压器中性点对地电压升高至相电压，计及原有中性点电位漂移，中性点对地电压甚至可能大于相电压。由于35千伏中性点不接地系统允许单相接地1～2个小时。变压器中性点绝缘水平应按全绝缘水平考虑。

3.35 千伏中性点不接地系统变压器中性点的过电压。

在运行中35千伏中性点不接地系统，变压器中性点不仅有电位漂移及系统单相接地时的电压升高，还有过电压。有断路器跳合闸产生的操作过电压；有间隙性弧光接地过电压；还可能有在特定环境下谐振过电压引起的中性点过电压及雷电冲击过电压。操作过电压内过电压一般为相电压的3～4倍，即35千伏中性点过电压可达70～82千伏。

在35千伏变压器中性点不引出的Ydll接线，中性点及高低压线圈均处于变压器油中，由线圈本身绝缘和变压器油共同承受变压器的正常电压和过电压（包括变压器中性点的漂移电压和过电压），但对于接连组别为Yndll，中性点套管引出的变压器，中性点套管承载的电压及过电压，由于套管端子未接线，产生断头效应而形成行波过电压，会增大中性点的过电压水平。电压可达到中性点不引出时的3～4倍。

三、中性点套管烧毁原因分析

1.变压器中性点套管形成对地放电的原因。

由实物照片可见套管爬电距离为160mm。按全绝缘要求的爬电距离为1256mm。该套管爬电距离仅为要求爬电距离的12.74%，爬电比距仅为6.84mm/千伏，仅为Ⅲ级污秽爬电比距25mm/千伏的1/4，因而在过电压的作用下发生放电，导致贯穿性放电烧毁套管。

2.变压器中性点套管结构上盖外部分密封结构不够紧密，无压紧紧固件。导致变压器中性点套管上盖外部分瓷套管与外绝缘套管间的间隙为空气间隙。空气中的潮气会沿缝隙及外套管绝缘套与外套管瓷套法兰间的缝隙进入并吸附在绝缘套的内表面，造成绝缘套的内表面和外表面受潮污秽，加剧了表面的放电过程，较快地形成了表面对地放电通道，放电电流将绝缘套内表面局部烧毁炭化引起大面积烧毁炭化，绝缘被击穿，形成对地短路放电，在保护动作下切除故障。

3.变电站所在地的污秽等级必须按Ⅲ级或以上考虑，变电站所处位置为山川河谷地带，距河流100m左右，该地区的湿度较大。该地区海拔高度为2960m，外绝缘应按海拔3000m修正。沿河流上游5K m处有某水库，水库处于某工业园区下方，沿河流下游15K m处又是某工业园区，有水泥、硅铁合金企业，均属于污秽源，空气中含有较多湿水汽，碳、硫、硅、铁等工业氧化物尘埃和气体。吸附在绝缘套管内外表面形成污垢，所以不能视套管内表面为纯净的绝缘体表面。

4.该35千伏变电站所在电源为某110千伏变电站的35千伏系统35千伏线路总长度已达120多公里，而主变中性点烧毁前某110千伏变电站35千伏消弧线圈并未投运，因而35千伏系统单相接地电容将达10安以上，一旦发生弧光接地，消弧较为困难，所以当某35千伏变电站变压器中性点对地放电时，电弧时间较长，使接地电弧通道发展形成中性点对地击穿。

四、结论及建议

1.结论。

综上分析中性点套管烧毁是变压器套管爬电比距偏小，在内外过电压作用下，由边缘效应形成高电场强度对空气放电发展成对地放电烧毁套管外瓷绝缘和外绝缘套。

2.建议。

（1）35千伏变压器的接线组别Ydll和Yndll相比较，Yndll中性点过电压情况较严重，容易出现中性点故障，因而建议35千伏变压器中性点在不采用消弧线圈、电抗接地的情况下，不宜采用Yndll接线的变压器，应采用Ydll接线变压器。

（2）若已建成的35千伏变电站为Yndll接线，而变压器中性点又未经消弧线圈（电抗、电阻）接地，为防止发生类似上述变压器中性点套管烧毁事故，宜在变压器中性点套管引接一只避雷器作为过电压保护。

（3）建议变压器生产厂家对高海拔变压器的电缆套管按照高海拔、实际污秽等级进行改进，使其能符合干弧距离和爬电比距的要求。

（4）目前部分电缆附件厂家生产的肘型电缆头不满足35千伏爬电距离要求，若变电站主变采用了这些产品，建议在适当时机予以更换为合格的插拔式电缆头。