穿墙套管故障分析及解决措施

周榆晓，刘 璐，刘 旸，郭 铁，王 帅

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006； 2.国网辽宁省电力有限公司计量中心，辽宁 沈阳 110015)

穿墙套管故障分析及解决措施

周榆晓1，刘 璐2，刘 旸1，郭 铁1，王 帅1

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006； 2.国网辽宁省电力有限公司计量中心，辽宁 沈阳 110015)

文中介绍了穿墙套管概念和分类，对运行情况和故障情况进行分析。针对目前存在的问题，提出了切实有效的提升措施，进而达到降低同类事故的发生，为穿墙套管的制造、施工安装、运行维护等方面积累经验。

穿墙套管；故障分析；解决措施

1 穿墙套管简介

穿墙套管[1-2]是安装在变电站配电室等建筑物墙体或屋顶上的套管，是连接户内和户外电气设备的一种高压电器设备。目前电力系统变电站内多为220 kV及以下电压等级的套管，具体包括纯瓷穿墙套管、树脂玻璃钢穿墙套管、充油穿墙套管。穿墙套管的实物图和内部示意图如图1和图2所示。

各类穿墙套管从技术成熟度、成本、适用范围等方面进行优缺点比较，见表1。

2 穿墙套管事故情况

目前引起穿墙套管故障及异常的主要原因有：进水受潮、内外套管连接法兰过热、接头过热、鸟害、污闪等。

a. 进水受潮引起的异常

2016年5月28日，发现某35 kV穿墙套管有放电声，初步判断套管绝缘有问题。5月29日，对穿墙套管进行停电和解体工作。解体时发现穿墙套管内部有积水，导电杆对端盖放电，端盖有大量黑色灼伤痕迹，造成穿墙套管交流耐压试验不过关[3]，设备防水存在问题，解体情况如图3所示。

(a)纯瓷穿墙套管

(b)树脂玻璃钢穿墙套管

(c)充油穿墙套管图1 穿墙套管实物图

(a) 纯瓷穿墙套管

(b) 树脂玻璃钢穿墙套管

(c)充油穿墙套管图2 穿墙套管内部示意图

图3 解体情况

b. 内外套管连接法兰过热

2016年8月22日，对某110 kV 变电站进行红外测温。检测发现1号主变10 kV穿墙套管处红外热像异常，1号主变穿墙套管及红外图谱如图4所示。热点温度达45.6 ℃，正常温度32.3 ℃，环境温度为30.5 ℃，相对温差88.1%。依据DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》，该发热为电流致热型严重缺陷[4]。经检查发现，穿墙套管固定钢板未开缝，电流通过套管而在钢板上形成交变闭合磁路，可产生涡流损耗，并使钢板发热。该损耗随电流的增加而急剧增加，而钢板过热易使套管绝缘介质老化而影响使用寿命。

表1 各类穿墙套管的优缺点比较

图4 1号主变穿墙套管及红外图谱

c. 接头过热

2015 年2月27日14时，变电运维班工作人员定期对某变电站进行红外检测工作，在检测过程中发现2号主变10 kV侧穿墙套管A相温度在27.9 ℃，B、C相温度在19.7 ℃，A相温度较高。3月13日14时40分再次检测发现2号主变10 kV侧穿墙套管A相55.4 ℃。 2017年3月15日，变电检修班对发热的套管检查，发现发热处放点痕迹严重，线夹接触面有轻微过热放电痕迹。所用连接处采用螺母直径尺寸为10 mm，而母线排与线夹压接孔尺寸为12.5 mm，尺寸不匹配是造成接头过热的原因,如图5所示。

d. 由于鸟害引起的故障

2016年4月4日，某变电站1号主变差动保护动作，1号主变两侧断路器跳闸。检修人员赶赴现场后发现1号主变10 kV侧穿墙套管A、B相有严重放电痕迹，两相穿墙套管损坏严重，并在下方地面上发现有2只死喜鹊,喜鹊外表有明显电击灼伤痕迹。根据现场检查情况和保护装置动作情况进行分析，造成此次故障的原因为喜鹊误入1号主变10 kV侧A、B相穿墙套管之间，引起1号主变10 kV侧穿墙套管A、B相相间短路，造成1号主变差动保护故障跳闸，如图6所示。

e. 由于污闪引起的故障

图5 接头发热情况

图6 现场事发图片

2016年8月18日，某110 kV变电站1号主变高压侧穿墙套管A相伞裙闪络，造成该站1号主变停电退出运行。该变电站地处化工区，空气中存在严重的化工污染，主变为半户外布置，穿墙套管需承受空气中严重的化工污染，由于顶棚的存在而无法接受雨水的冲刷，长时间后极易发生污闪，如图7所示。

图7 污秽情况

除上述5种主要原因，末屏接地不良、产品绝缘件质量不良、安装工艺不合格等也是造成穿墙套管发生故障的原因。

3 解决措施

为了提升穿墙套管设备的安全可靠性，从设备的问题情况、运维便利性、运检成本以及对电网的影响程度进行分析，提出以下提升设备安全可靠性和运维便利性的措施。

3.1安全提升措施

a. 应采购生产装备先进、技术研发能力过硬、服务质量优异的产品，并具有相同电压等级、相同结构型式的运行业绩。

b. 加强设备制造的过程管控，建立随机抽样检测机制，提升对产品质量的掌控程度。

c. 生产厂家应提高对瓷质套管组部件、原材料质量进行严格把关，对密封胶垫、螺栓等进行抽检工作。

d. 寒冷地区应考虑采取防止屋檐结冰脱落对套管外表面破坏的措施。

e. 寒冷地区如需采用油浸电容型套管，应对绝缘油和套管密封胶垫提出低温下的性能要求。

f. 地震高发地区推荐胶浸纸复合套管，化学重腐蚀地区推荐采用瓷质套管。

g. 对电容型套管的交接试验报告进行审核，密切关注绝缘电阻、介损、电容量等试验数据的合理性，杜绝缺陷设备入网运行，同时交接试验报告应妥善保存，作为原始资料以便日后对比分析。

h. 套管供应商应提供产品结构图，便于运维单位培训、检修及缺陷处理等。

i. 穿墙套管固定的隔板，应在土建施工时做好防止涡流过热的隔断措施，防止法兰过热。

j. 对于穿越室内和户外的穿墙套管，应在缝隙处涂抹玻璃胶密封；新装纯瓷穿墙套管的户外部分应有1%～1.5%的坡度，避免室内进水引发事故。

k. 穿墙套管连接的引流线应采用软连接，并在保证不发生引流线风偏放电的前提下留有足够的裕度，减小对套管接头的拉力。

l. 对于电容型穿墙套管应做好末屏的接地及其检测工作。

m. 套管末屏接地装置进行试验和检修时应使用专用工具，严禁用钳子、螺丝刀等硬物操作，避免损伤末屏接地连接及接地帽，防止试验和检修期间操作不当造成末屏开路故障。

n. 对于220 kV及以上电压等级油浸式电容型穿墙套管运输时，应在本体上加装三维冲击记录仪，防止受震动造成瓷套或电容屏受损。

3.2技术提升措施

a. 在配电室设计时，要充分考虑空间裕度，增加66 kV及以上电压等级穿墙套管的检修平台和爬梯，便于套管的检修、更换和检测。

b. 在设计和建设阶段，应考虑机器人巡视问题，便于对穿墙套管的温度和油位进行监视。

c. 规范、简化穿墙套管的型号和结构型式，将各电压等级套管型式和种类简化为2～3种，减少备品储备量与投资。

d. 新采购35 kV及以上电压等级的穿墙套管，应采用硅橡胶穿墙套管，不宜采用油浸式瓷质穿墙套管。

e. 10 kV及以下电压等级应选用20 kV的纯瓷穿墙套管，减少运维工作量。

f. 瓷质绝缘套管应按要求在出厂前喷涂PRTV等防污闪涂料。

g. 研究穿墙套管在线监测装置，提升变电站穿墙套管运行智能化水平和可靠性。

h. 对运行15年以上的穿墙套管，在例行试验时，需增加交流耐压试验项目，以加强对穿墙套管绝缘水平的监测。

4 结束语

对电力系统中穿墙套管的运行情况和故障情况进行分析，针对目前存在的问题，提出相应的安全措施和技术措施，为穿墙套管的设计单位、制造厂家、安装单位、运行维护单位等提供参考，降低穿墙套管事故的发生概率，保证电网设备的安全可靠运行。

[1] 黄道华, 李奕宏, 苏东青.变电站穿墙套管渗水问题分析及处理[J].电世界,2011,66(3):26-27.

[2] 李 克.220 kV穿墙套管末屏烧损的原因分析及故障处理[J].电力设备,2005,4(7):63-65.

[3] 电力设备预防性试验规程:DLT 596—2005[S].

[4] 带电设备红外诊断应用规范: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

周榆晓(1988)，男，硕士，助理工程师，从事高电压技术工作。

2017-05-26)