高压穿墙套管带电检测诊断及应对措施

何书迪，周新军，李毅，唐晓峰，严敏敏

(国网湖南省电力有限公司永州供电分公司，湖南 永州 425000)

0 引言

近年来电网规模日益扩大，设备数量增长极快，带电检测可以实时评估输变电设备的运行工况，同时能够精确定位故障并进行定量分析〔1〕。带电检测手段的广泛使用极大减少了非必要的停电检修，同时全面系统地了解设备绝缘状况，将缺陷消除在萌芽状态〔2〕。

变压器低压侧穿墙套管是连通户外和室内设备的重要绝缘设备，且室内部分多在母线桥柜内，属于日常运行维护和带电检测的盲点。本文运用红外测温和超声波局部放电两种带电检测手段发现两起穿墙套管异常，经分析确定主要原因是穿墙套管密封不良，长期运行后内部受潮引发异常放电所致〔3－15〕，并为此定制出全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管，有效解决穿墙套管易受潮气入侵的问题。

1 带电检测

1.1 超声波局部放电检测

某公司对A 站220 kV 主变35 kV 穿墙套管及过桥柜开展带电检测，发现室内母线桥柜暂态地电压和超声波局放检测数据超标，红外测温结果无异常，测试结果见表1，现场设备位置如图1、2所示。

图1 穿墙套管及母线过桥柜(A 相侧)

由表1 可知母线桥柜暂态地电压和超声波数据在穿墙套管四周数值大且超标，局放信号幅值自穿墙套管处向开关柜本体方向逐渐减小，该主变开关柜本体数据均正常。

表1 局放测试结果 dB

图2 穿墙套管及母线过桥柜(C 相侧)

停电检查发现穿墙套管户外部分铜排与法兰间存在缝隙，且有铜绿自内向外延伸(图3)。户内部分穿墙套管附近柜内壁及支柱绝缘子表面有细小水珠，母线过桥柜内接线板处附着铜绿(图4)。

图3 穿墙套管铜排与法兰间缝隙

图4 接线板表面铜绿

将导流板拆出，发现三相穿墙套管内部导流板未进行倒角、钝化处理，表面整体附着铜绿(图5)。导流板触感湿润，其上有放电点，局部有腐蚀物因水汽蒸发后留下的白色痕迹，穿墙套管密封垫老化、断裂(图6)，穿墙套管内壁底部有轻微湿润感。同时发现套管内壁半导电釉喷涂极不均匀，仅通过内侧的套管法兰圆板实现均压，密封胶圈加装在套管金属法兰部位，等电位作用差，接触不可靠，从而导致套管内部电场分布不均匀，靠近固定法兰部位的套管中部内壁处，电场强度最大，铜排侧边未进行倒角的尖端部位长期存在局部放电，加之套管密封不良、内部受潮，形成放电通道轰击内壁，造成放电黑斑(图7)。

图5 导流板表面整体附着铜绿

图6 密封垫圈老化断裂

图7 套管内壁局部放电部位

综上，穿墙套管导流板与法兰之间存在缝隙，户外潮气通过缝隙进入套管内部，同时沿导流排扩散至母线桥柜，导致套管内部和母线桥柜受潮，导流排长期运行后密封垫老化、断裂，套管内部场强未能得到有效均压，引发导流排对套管的持续性放电。

1.2 红外测温

220 kV B 站主变压器B 相穿墙套管靠墙侧局部发热(局放检测结果无异常)，红外测温结果显示B相最高温度14.9 ℃，其他相最高温度12.8℃，最大温差2.1 K，根据DL/T664—2016 «带电设备红外诊断应用规范» 属电压致热型紧急缺陷(图8)。

图8 穿墙套管红外图

停电后将导流排从穿墙套管中拆出，B 相导流排与套管内壁半导体釉之间的等电位接触弹片松脱，失去可靠等电位连接，但导流排整体干燥，A、C 相穿墙套管内部导流排表面整体附着铜绿，局部有腐蚀物因水汽蒸发后留下的白色痕迹，如图9、10 所示。

图9 B、A、C 相导流排

图10 B 相接触弹片松脱

B 站穿墙套管红外异常发热部位与弹片松脱位置一致，这是因为松脱的接触弹片不能有效均衡母排对套管的电压，且尖角部位电场相对集中，湿气进入密封不严的套管，提供了对套管内壁的放电通道，同时造成B 相套管内部整体温度偏高，起到了干燥效果，因此内部导流整体光洁、干燥，仅户外部分缝隙处有极少量铜绿。B 站其余两相穿墙套管受潮原因与A 站一致，不再赘述。

2 解决方法

套管密封不严、密封垫圈老化断裂是穿墙套管内部受潮的直接原因，也是带电检测结果异常的主要原因，对此从载流导体选型、导体连接设计和套管性能要求三方面设计出全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管，同时结合日常红外测温和超声波局放检测对平时巡视的主变压器低压侧穿墙套管和母线桥柜盲点加强检测，以便及时发现主变压器低压侧的潜在差动隐患。

2.1 带电检测

对日常巡检的盲点(主变压器低压侧穿墙套管和母线桥柜等) 加强带电检测，结合红外精准测温和超声波局放检测结果，及时对存在异常隐患的设备进行跟踪复测，确认设备缺陷后及时进行消缺，以便降低主变压器差动范围内隐患跳闸故障率。

2.2 载流导体选型

按照原套管2 000 A 额定电流要求，参考导体尺寸－载流量，考虑到空心铜棒尺寸较大，选用Φ40 的圆铜棒可满足现场需求。且圆铜结构导体曲率半径大，相比矩形导体电场分布更加均匀。

2.3 导体连接设计

铜棒端部同步参考变压器套管抱箍线夹的结构，铜棒于母排连接采用变压器套管抱箍线夹，T2 铜材质保证导电率、防止抱箍部位脆性开裂，表面塘锡，如图11 所示。

图11 全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管结构

2.4 套管性能要求

参考«国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施(修订版) 编制说明» 对24 kV 以上电压等级开关柜穿屏套管应采用双屏蔽结构要求，新设计的穿墙套管的瓷套内部均匀喷涂半导电釉材质进行均压屏蔽，且将套管法兰中间部位向两端延伸部分进行热喷镀铝粉进行均压屏蔽。导流部分采用铜棒，圆棒型导流棒与套管端部为丝扣结构紧密接触，且端部为全密封结构，大大降低了套管导流部分与端部存在缝隙的隐患，有更加优良的密封性能，能够有效防止潮气入侵穿墙套管及母线桥柜，同时安装时要求穿墙套管户外端略低于室内端，防止长期运行后潮气渗入(见图12)。

图12 全密封型穿墙套管现场安装

综上，选择圆铜棒作为导流体，铜棒与母排连接采用变压器套管抱箍线夹结构，内部用双屏蔽结构确保导电排接触弹片与均压屏蔽层接触良好，设计出全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管安装投运后对A、B 站穿墙套管处进行红外复测、超声波局放等带电检测，检测结果显示无异常，充分验证了采用全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管对于有效解决潮气入侵穿墙套管异常放电的可行性。

3 结语

1) 本文通过红外测温和超声波局放检测两种带电检测手段发现了变压器低压侧穿墙套管运行中存在的重大隐患，避免了主变压器跳闸事故，验证了带电检测手段应用于穿墙套管隐患检测的有效性。

2) 高压室内穿墙套管和母线桥柜运行状况一直是设备管理的盲点，各类规程规范并未对母线桥柜局放带电检测做出明确规定，本文应用超声波局放和暂态地电压对其进行带电检测并发现异常，证明了对高压室内母线桥柜开展带电检测的必要性。

3) 为解决穿墙套管密封不良，长期运行后内部受潮引发异常放电，定制出全密封型圆铜棒瓷质穿墙套管，有效解决套穿墙套管易受潮气入侵等问题。