500kV变压器电容型套管电容屏绝缘缺陷分析

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作为变压器的一个重要组成部分，套管一般都设置有试验抽头，且能与末端屏，即电容屏相联接。在500kV变压器的电容型套管中还设置有电压抽头，以用于变压器运行时监测电压[1]。一般而言，变压器电容型套管的电容屏绝缘物质可分为固态与液态两种，液态的绝缘价质在实际应用中最常见，而固态的绝缘介质则有胶粘纸套管和胶浸纸套管等，油气直连的绝缘价质或与电缆直接连接，或在换流变阀的另一端，油气直连的绝缘介质，目前也有极少一部分应用于低电压变压器中。

1 500kV变压器电容型套管电容屏绝缘缺陷种类

从引起变压器电容型套管电容屏绝缘缺陷的主要因素来分类的话，500kV变压器电容型套管电容屏绝缘缺陷可分为受潮引起的缺陷、局部放电引发的缺陷及套管故障引发的缺陷等3类，对这3类缺陷分别进行论述，如下：

1.1 受潮引起的缺陷

对我工作单位某500kV变电站的主变进行例行检查时，发现电容型套管电容量与电容介质的耗损超过了标准值，电容量的实际测得值比标准值高出了近26%，并且超出了规定容量的5%，电容介质的耗损为2.01%，也超出了电容介质耗损不得超过0.8%的规定。对三相变压器的每个相端进行检验发现，三相的电容介质耗损及电容量、电容量偏差值如下：一相交接值的介质损耗、电容量、电容量偏差分别为0.186%、402.1PF、0%，一相规定值分别 0.169%、403.2PF、1.12%，一相检验值分别 0.589%、465.8PF、23.45%；二相交接值的介质损耗、电容量、电容量偏差分别为1.790%、406.1PF、0%，二相规定值分别 0.694%、389.7PF、-1.74%，二相检验值分别0.764%、476.3PF、-1.08%；三相交接值的介质损耗、电容量、电容量偏差分别为0.672%、501.2PF、0%，三相规定值分别为0.820%、398.7PF、2.26%，三相检验值分别为 0.804%、385.6PF、1.88%。

对被检验的套管取样，对套管表面进行色谱分析，第二相与第三相套管的色谱检测值无误，显示一切正常，第一相套管色谱检测的数据有异常，进一步对第一相套管进行检测，发现套管内部有比较明显的缺陷，拆开有缺陷部位，进一步检查可以发现，部分电容屏有受潮发霉的现象，结合检测结果及直接证据，表明该段被检验的套管是因受潮而引起缺陷。

1.2 局部放电引发的缺陷

某些局部放电引发的缺陷会显露在套管外部，套管外部有局部放电而击穿的点，显示有碳化的现象。根据以往的检修记录，电容屏的两端及接口位置最易引发局部放电[2]。因局部放电引发的缺陷会比较集中，容易被检测到，另外，如果套管内的杂质过多，或者套管的外部材料性能不佳，都可能会引发局部放电，从而引起套管缺陷。

1.3 套管故障引发的缺陷

对有故障的套管进行拆除检验，发现套管的将军帽下的软木橡胶垫有破损现象，以致套管密封性能变差，储油柜内部有水迹，显示曾有水蒸汽或水进入储油柜，以致发生局部故障，从而引发了整个套管故障[3]。套管故障引发的缺陷一般是因为套管存放设计不合理而造成的，套管故障引发的缺陷是三大类缺陷中最难解决的。

2 缺陷原因分析

引起套管缺陷的原因是多种多样的，也比较复杂，为了尽快弄清引起上述缺陷的原因，特对套管进行电气诊断与绝缘油诊断，诊断过程及结果如下所述：

2.1 原因诊断试验

电气诊断。现场将套管拆除后，将拆除后的套管送入具备电气试验资质的试验室，48至72H后进行电气诊断，诊断项目包括了局部放电、介质耗损及电容量，试验所得数据如下表表1所示：

表1 套管缺陷电气原因诊断

对套管进行绝缘油试验，结果显示，微水为12毫克每升，击穿电压为52kV，介质耗损约为0.023%。

2.2 原因诊断综合分析

引起套管缺陷的原因是复杂多变的，随着套管工作环境的改变而有所改变，如果变压器所在地区的环境恶劣，风吹日晒的情况下，套管极易受到外界环境的侵蚀而引起缺陷。一般情况下，变压器在乡镇一级的话，则套管更易被损坏，或者说更易引起缺陷[4]。在绝缘油气试验中，笔者发现，套管中的上下油管呈九十度，这种结构设计使得外部油污不易进入套管，但是会在转角处形成一定的堆积，日积月累，部分油污还是会进入套管，从而引起套管缺陷。

套管密封失效时，也会因为受潮而引起套管缺陷。当电击试验时，在0屏的方向，其内侧一共有16层电容屏，电击试验共击穿12层电容屏。电容量与介质耗损是判断变压器套管绝缘缺陷的两个主要指标，当电气试验结果显示电容量增大时，应该考虑是否是电容屏有绝缘缺陷，如果电气试验结果发现介质耗损过大，则应考虑是否是受潮引起的电容缺陷。高电压等级的电容型套管内部的卷绕不够紧密时会造成电容局部场强过大，从而引发绝缘缺陷。局部放电具有间歇性，即放电、熄灭、再次放电，这个间歇性的过程使得现有的检测手段难以通过检测发现设备的内部缺陷。

2.3 套管接地方式对缺陷的影响分析

套管接地的方式对缺陷会有一定的影响，主要体现在外置式的接地方式引起的缺陷率高于内置式接地方式的缺陷率。近三年里，我公司外置式接地方式的套管缺陷发生了13起，而内置式接地方式的套管缺陷仅发生了4起。仔细分析两种接地方式的异同之处，可以发现，外置式接地方式的套管末端通常会悬浮，而不能完全接地，导致放电现象经常发生，从而容易引起击穿现象，而引起缺陷[5]。但是外置式的接地方式更易检修人员检修，当问题发生时，能够及时引起注意，从而避免更大的缺陷。

3 结语

若要最大限度地防止套管缺陷，则应从设备选型入手，至基建验收、运行维护的每个阶段，都要做好细致的检查与验收工作，设备选型的关键在于选择合适的设备，而不是一味地选择过大过好的变压器及套管，以免不符实际，更容易引起缺陷，另一方面，设备的选型应充分考虑设备使用地的环境气候，比如，南方气候湿润，宜选用防潮耐腐蚀的设备，而北方气候干燥寒冷，宜选用防寒、不易干裂的套管。在基建验收时，验收工作人员应与厂家专业人员一起，进行细致检查，比如，对套管接地方式的检查，对套管接头的检查、密土性能的检查等。在运行维护时，运行维护人员应严格按照运行维护规章制度，对套管及整个变压器进行运行维护。除此之外，运行维护人员应做好定期巡视记录，定期对套管进行电气及油试验，确保套管在使用过程中的技术可行性，更要注意套管各部位连接性能是否符合套管运行的要求。在日常巡视检修过程中，运行维护人员应注意做到及修必修，修必修好，如果套管内油位不足，应及进补油，对套管的污渍应做到及时清理，防微杜渐，在日常检修巡视中，做到将引起缺陷的原因掐灭在摇篮里，从而保证套管的正常运行，缺陷率能降到有效的控制范围内。