变压器高压套管末屏接地故障分析与对比

肖钧文，刘显卫，郭 华，赵志刚

（国网湖南省电力公司湘潭供电分公司，湖南湘潭 411100）

变压器高压套管末屏接地故障分析与对比

肖钧文，刘显卫，郭 华，赵志刚

（国网湖南省电力公司湘潭供电分公司，湖南湘潭 411100）

分析两起110 kV变压器套管末屏故障对变压器运行造成的危害，寻找套管末屏接地不良故障原因，提出相应处理措施。

变压器；套管末屏；接地故障

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.15

0 前言

高压套管是变压器的重要组件，也是电力系统中重要的电气设备，其作用是把变压器高压绕组的引线引到油箱的外部。高压套管起着固定引线以及保证对地绝缘的作用。运行中的高压套管要具有良好的热稳定性，以承受长期负荷电流及短时的瞬间过热。如果变压器套管存在缺陷或发生故障，将直接危及变压器的安全运行及其可靠供电。

1 两起高压套管末屏异常简述

（1）2016年9月25日，试验人员通过红外测温仪发现某变压器1#主变110 kV侧510B相穿墙套管末屏部位温度异常，故障套管为油纸电容型穿墙套管，型号CRW-110/1250-3，是国内某厂于1997年3月生产，同年7月投入运行。B相末屏存在发热现象，最高温度为34.6℃，而正常的C相温度为32.2℃，温差达到2.4 k，根据DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》附录B.1关于高压套管的条款，可诊断此现象为严重及以上的缺陷。

现场进行了510B相穿墙套管的绝缘电阻、介损及电容量的测试验。测量数据如表1所示，符合标准要求，并与上一次的试验数据对比，表明510B相末屏处发热未伤及到穿墙套管的主绝缘。

随后从510B相穿墙套管取油样进行了分析，油的色谱试验数据见表2。

从表2可知，510B相穿墙套管氢气含量达到了177.125 μL/L，存在受潮的可能，这与密封圈破损有关。

打开510B相穿墙套管末屏接地小盖，如图1所示，观察可知末屏接地小盖与末屏端子之间仅用铜线进行固定连接，密封垫已经破损，末屏端子表面氧化，接地小盖同末屏接触部位的表面脏污。

从末屏检查情况可知，510B相末屏处未观察到明显的放电痕迹，穿墙套管接触不牢固，导致末屏接地端子部位氧化。

（2）2016年10月4日对同一变电站的520穿墙套管跟踪。B相最高温度为26.6℃，正常的A相温度为16.1℃，温差达到了10.5℃，根据DL/T 664-2008《带电设备红外诊断应用规范》关于高压套管的条款，此现象可诊断为危急缺陷。

现场进行了520B相穿墙套管的绝缘电阻、介损及电容量的测试验。测量数据如表3所示，符合标准要求，并与上一次的试验数据对比，表明520B相末屏处发热也未伤及到穿墙套管的主绝缘。

随后从520B相穿墙套管取油样进行了分析，油的色谱试验数据如表2所示。

从表2可知，520B相存在微量的乙炔，这说明其内部可能存在过放电的现象。

表1 510B相穿墙套管试验数据

表2 510B相和520B相套管油色谱试验数据对比μL/L

表3 510B相和520B相穿墙套管试验数据

图1 510B相穿墙套管末屏检查情况

对520B相末屏进行检查，末屏接地部位如图2a所示，可以清楚地看到末屏周围存在漏油的现象。该穿墙套管末屏接地方式为内盖式，末屏电容芯子直接与接地盖内的弹簧压片相连从而实现接地。将接地盖打开之后，可以观察到末屏端子周围布满黑色油污的物体，且末屏端子圆柱体形状已发生改变，如图2b所示；末屏盖子的压紧弹簧部位有放电的痕迹，且弹簧片上有放电击穿形成的小孔，如图2c所示；将末屏芯子取出，检查发现末屏芯子有烧灼的现象，如图2d所示。

从末屏检查情况可知，520B相则存在明显的放电现象，可能是由于520B相末屏接地小盖开距过大，末屏接地端子变形，在运行期间末屏极有可能未接地。

图2 520B相穿墙套管末屏部位的检查

2 两起故障对比分析

油纸电容式穿墙套管的主绝缘相当于许多电容串联而成，高压导体部分对地电压均匀分布在各层之间。正常运行的高压套管末屏应可靠接地，若弹簧压片与末屏之间没有可靠连接，则相当于末屏端子和地之间接入了一个电容或电阻。末屏与地之间接入电容的等效电路如图3所示。

图3 末屏端子接入电容等效电路图

图3中C1为穿墙套管导电杆对末屏的等效电容，C2为电容末屏与地断开连接后对地的等效电容，此电容值较小；U1和U2分别为系统运行的相电压和末屏对地电压。根据电容分压原理可知，末屏对地的电压U2见式（1）。

因此在电容芯子与地之间存在一个较高的悬浮电位，该电位导致末屏对地放电而发热。

末屏与地之间接入电阻的等效电路如图4所示。

同样根据电容分压原理，可知电阻部位电压UR见式（2）。

图4 末屏端子接入高阻的等效电路

由于R较大，但考虑到电容是pF级别，因此电压仍主要分布在穿墙套管主绝缘上，分布在电阻上的电压造成末屏部位发热。

520B相穿墙套管温差比510B相温差更大，经过检查，结合理论分析可以判断520B相为末屏与地虚接导致较为强烈的放电从而发热较为明显；510B相穿墙套管则更接近于电阻接地模型，因经高阻接地而出现发热，不及520B相发热明显，也未出现放电痕迹。

3 结语

两起穿墙套管末屏发热均是由于接地盖子弹簧压片与末屏接触问题所致，末屏没有直接接地，导致末屏与地之间形成一个高阻或电容而发热。近年来，电力系统内发生了许多变压器套管，互感器末屏装置异常的情况，已严重危及设备的安全与可靠运行。为规范对变压器套管，互感器设备末屏日常维护工作，建议严格按照规程要求，切实履行设备的交接与验收把关，杜绝缺陷产品；除正常巡视项目外，还应注意变压器套管，互感器末屏设备是否出现渗漏或油污等情况；积极推广红外测温等检测手段，加强对电压致热型设备的排查，防范于未然。

TM623.3

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〔编辑 王永洲〕