一起变压器套管末屏故障的案例分析

2018-01-22纪梁洲林晓

科技视界 2017年30期

纪梁洲+林晓

【摘要】本文在介绍变压器套管基本结构和套管末屏接地结构的基础上，以一起变压器套管末屏故障的案例分析为例，阐述如何结合电气试验数据、油色谱试验数据和现场检查情况综合分析变压器套管末屏故障原因产生的的全过程，为今后类似故障的案例分析提供一个参考和借鉴。

【关键词】变压器；套管末屏；故障分析

0 引言

变压器套管的主要作用是将变压器不同电压等级的不同相的绕组引线在对地绝缘的情况下，引至变压器油箱外部。它同时起着固定变压器绕组引线的作用，是保证变压器与其他变电设备正确可靠连接的一个关键部件，是变压器正常运行的有效保障。

近年来，变压器套管的故障发生率持续增长，分析其原因大致可分为制造安装工艺以及例检维护不到位引起的套管接头发热问题；末屏接地不良引起的悬浮放电问题；套管瓷瓶爬电比距不足等原因引起的闪络现象；套管密封圈老化缺失造成的渗漏油问题；密封不良导致的套管内部受潮进水问题；外力破坏导致的瓷瓶破损问题[1]。在以上原因当中，末屏接地不良引起放电问题是其比较常见的一种原因。本文以一个由于末屏接地不良引起放电问题的实际案例为例，深入分析故障原因，提出相关建议措施，为以后类似故障的案例分析提供参考和借鉴。

1 变压器套管末屏的接地结构

众所周知，当前不同生产厂家的不同类型的变压器套管的主绝缘电容芯子结构的差异性并不大，而变压器套管末屏接地结构却常常各不相同。随着技术的进步和制造工艺水平的提升，不同变压器套管生产厂家都对其末屏接地结构做了相应方面的改进。了解不同生产厂家套管末屏接地结构的异同，是检修试验人员进行套管末屏缺陷分析和处理的基础。

日前，很多电力系统相关人员均对变压器套管末屏接地结构进行了分类和总结[2-6]。文献[2]中将变压器套管末屏接地结构根据接地方式的不同，分为外置式（通过外部接地装置接地）、内置式（通过接地盖、接地冒接地）和常接地（通过金属套与套管内壁金属法兰接地）方式并给出了相应的末屏接地结构现场实际应用图。

文献[3]中通过统计浙江电网变压器套管厂家使用的套管末屏接地结构的情况，根据末屏接地引线柱的不同将末屏接地结构分为插拔式（末屏引线柱为光滑导杆）、螺纹式（末屏引线柱为螺纹导杆结构）和特殊式（针对特殊结构单独设计）种结构，给出了相应的末屏接地结构实物图。

2 变压器套管末屏故障的案例分析

2.1 变压器套管末屏故障案例简述

2014年1月19日，某公司检修试验人员根据年度检修计划安排对220kV变电站#1主变间隔进行例行检修试验。在对#1主变110kV侧B相套管进行预试的过程中发现该相套管末屏封帽内存在大量的黑色粉末，如图5所示。该套管型号BRDLW-26/1250，抚顺传奇套管有限公司2006年10月生产，2007年2月12日投运。检查全部套管末屏情况，未发现其他相有异常情况。当晚对#1主变110kV侧B相套管油样进行油色谱分析，发现该相套管油色谱试验数据异常，氢气和乙炔含量超出注意值。1月20日，再次取样，油色谱试验数据异常，确认该相套管存在故障。油色谱数据如表1所示。

2.2 变压器套管末屏故障分析

（1）油色谱试验数据分析

对1-19和1-20日的油色谱试验数据通过改良三比值法分析可知，三比值为“1 1 0”，诊断为电弧放电，故障原因可能是分接头引线间油隙闪络、引线对箱壳放电、分接开关飞弧、引线对其他接地体放电等。

对1-19和1-20日的油色谱试验数据通过气体图形法分析。该图形法是以H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2等组分依次排列作為横轴，以各组分之浓度比（以浓度最高者为1）为纵轴，绘出气体图形，根据其形状来判定缺陷性质[7]。如图1所示可知，故障的原因可能是电弧放电。

综上判断，该套管末屏可能存在故障缺陷，有高能量电弧放电情况发生。

2.3 故障原因分析

对#1主变110kV侧B相套管末屏进行进一步检查，将其末屏接地结构拆除，发现末屏引线柱与接地帽之间存在明显的放电痕迹。检查中发现末屏接地结构为第2节所述的常接地、引线柱为光滑导杆的插拔式接地结构。该结构套管末屏引出线焊接在引线柱上，引线柱穿过小瓷套保持对地绝缘，引线柱前端穿过弹簧并与铜套紧密接触，最外部有金属护套盖保护，达到密封防潮的作用。运行时铜套受内部弹簧的压力而与套管末屏接地装置的接地金属法兰进行接触达到末屏接地的效果；试验时，用力推动接地铜套露出插销口，用专用工具将之固定，达到末屏断路的效果。由于该结构末屏接地的良好程度主要由铜套上的弹簧弹力和铜套与法兰接触面的紧密程度决定的，若铜套上弹簧老化丧失弹力或者丧失部分弹力造成铜套与法兰接触面接触不良的情况下，便会造成运行中末屏接地不良，末屏与地之间存在电位差而产生放电的现象。因此该相末屏故障的原因即是铜套上弹簧老化丧失部分弹力，从而造成末屏接地不良，导致放电。

3 总结

变压器套管末屏的运行维护不到位，直接威胁着变压器套管，乃至整台变压器的可靠安全运行。针对此种情况，有如下建议：

（1）加强套管末屏的日常运维管理。变电站运维人员在日常巡视过程中，应注意观察套管的油位情况，检查套管末屏处是否有渗漏油情况发生，留意套管末屏处是否有放电异响声存在。

（2）加强带电检测手段的应用。新变压器投产后、变压器本体例行检修试验投运带负荷后24小时内应针对变压器套管及其末屏开展红外带电检测；按周期开展变压器油中溶解气体分析，必要时取套管油样进行油中溶解气体分析，及时发现色谱异常情况。

（3）加强在线监测装置的应用。开展套管在线监测装置的接入应用，指定专人定期查看在线监测数据，及时发现设备数据异常情况。

（4）加强教育培训工作。开展涉及套管末屏的相关培训，提高检修试验人员的技术水平和故障处理分析水平。

【参考文献】

[1]陈润晶，王世阁.油浸电容式套管末屏故障分析及处理，变压器，2009，46（3），63-68.

[2]韩金华，张健壮，王伟等.电力变压器高压套管末屏接地方式问题探讨，变压器，2009，46（6），64-47.

[3]邹国平，何文林，孙翔.浙江电网在运变压器套管末屏接地结构分析，浙江电力，2013（6），5-9.

[4]唐嘉宏.220k变压器高压套管末屏故障原因分析与处理，华电技术，2011，33（7），45-47.

[5]张华强，季枫，刘丽.500kV套管末屏接地装置缺陷的处理，变压器，2010，47（3），67-69.