变压器套管局部放电分析与处理

钱心怡，陶 伟

(国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，江苏 无锡 214000)

0 引言

变压器套管的局部放电是引起绝缘劣化、导致套管损坏或爆炸的重要原因。当局部放电达到一定程度时，会对变压器局部绝缘造成损伤，严重情况下甚至会导致绝缘击穿、设备故障，因此，变压器运检部门越来越重视和关注局部放电问题。其中，套管顶部电位悬浮、底部均压环电位悬浮、下瓷套沿面放电、末屏引线接触不良是造成变压器套管局放放电的四种常见原因。

以某220 kV主变压器35 kV侧套管的局部放电现象为例，通过外观检查与工频谐振耐压试验综合分析，得出该局部放电为瓷套表面半导体层与锈蚀的螺栓、压脚接触不良引起的悬浮放电。

1 局部放电现象的发生

某日对220 kV变电站主变进行例行油样采集，过程中发现主变低压侧套管附近存在异常声响。当日夜间进一步跟踪该主变运行状态，观察到低压侧B相套管中下部存在局部放电点。

该变压器由保定天威变压器有限公司制造，型号为OSFSZ9-120000/220，出厂日期为2002年12月。

2 故障处理

2.1 现场检查

为进一步确定放电现象发生的具体位置，运维部门申请对该主变进行停电检查。该变压器属于户外设备，套管瓷裙表面自然积污严重，其中35 kV侧B相套管瓷裙外表面观察到严重积灰，并存在局部放电痕迹。初步怀疑瓷套表面灰尘不断积累，使瓷套表面电场分布不均匀，在瓷套和法兰附近产生放电现象。

对三相低压侧套管表面积灰进行清扫处理后，依次喷涂室温硫化硅橡胶长效防污闪涂料(room temperature vulcanized silicone rubber，RTV)提高套管绝缘，使瓷套表面电场均匀分布。当对套管施加运行电压至21 kV时，套管周围仍存在放电异响，B相套管底部法兰压脚螺栓处仍可观察到明显的放电点，如图1所示，说明局部放电点位于底部法兰与压脚螺栓连接处，且与瓷裙表面积灰无关。

图1 法兰与压脚螺栓连接处放电点

2.2 处理措施

观察发现套管底部法兰与压脚螺栓连接处锈蚀严重、接触不良，可能存在悬浮电位使该处电场分布不均匀。为改善电场分布，使用屏蔽线环绕该套管底部并接地(见图2），使底部法兰和压脚螺栓处于等电位状态后利用工频耐压试验进行验证。

图2 法兰与压脚螺栓等电位连接示意

根据Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》要求，试验电压在72 kV状态下持续60 s，且放电现象消失，说明工频谐振耐压试验合格。

套管底部环绕屏蔽线并接地后，法兰和压脚螺栓的电位与地电位相同，悬浮电位消失，局部放电现象也随之消失，因此，可确定B相套管底部法兰与压脚螺栓连接处的局部放电由锈蚀和接触不良造成的悬浮电位所引起。

3 故障原因分析

局部放电的发生通常与放电部位的场强和电场均匀分布程度等因素有关，而套管及连接处的箱盖法兰、螺栓等附件的制造质量和结构型式会对套管绝缘造成影响，使其绝缘结构中的电场分布不均。

高压套管表面的电场分布在法兰和箱盖附近，比较集中，通常在法兰位置采取措施使电场分布均匀。目前广泛使用的是主变高压套管采用与变压器箱盖固定法兰整体浇注成型的方式，不仅改善了套管底部的电场分布，同时铝制法兰及其热镀锌螺栓在户外环境下不会因老化锈蚀、接触不良而引起电晕放电。

通过对比发现，产生套管局部放电现象的变压器属于保定天威变压器有限公司早期生产的一批设备，其结构型式与目前广泛应用的主变压器有所区别，主要表现在主变低压侧套管与变压器箱盖呈倾斜角度安装，且倾斜的低压侧套管底部通过压脚螺栓与本体法兰进行固定。当电场强度较大时，这种安装固定方式会导致压脚、螺栓等附件的凸起部位产生电晕，通常采用在套管底部与法兰之间涂抹半导体釉来改善电场分布，消除电晕。然而，由于长期在户外运行，连接处锈蚀越来越严重，半导体釉面也会逐渐发生老化，锈蚀的螺栓、压脚与半导体层之间接触不良，不再是地电位状态，而是在运行过程中产生了悬浮电位，导致套管底部法兰位置场强集中，电场分布极不均匀，从而在较大的场强中产生局部放电。

4 处理对策及改进措施

根据对该变压器套管局部放电现象的原因分析，通过对套管底部采取涂抹银粉漆、加装屏蔽环等措施来改善电场分布。银粉漆的主要成分为铝粉，导电性、防锈能力良好，并且具有较好的附着性。鉴于原有的半导体屏蔽层已失去效用，因此对套管底部和所有压脚、螺栓除锈后涂抹银粉漆来进行等电位处理。为进一步改善电场分布情况，避免变压器在户外长期运行后底部金属部件锈蚀导致凸起部位电晕放电，在套管底部加装屏蔽环并可靠接地，处理后套管底部绝缘良好，无放电现象。

为提高变压器的安全可靠性和电网稳定性，防止此类局部放电现象再次发生，提出以下预防措施。

(1) 开展变压器专项巡检，一旦发现有异响或放电现象，及时进行诊断、分析与处理。

(2) 结合停电周期对同类型变压器套管进行专项排查，防止同一制造厂家、同一批次、同一型号的套管存在类似缺陷，及时对此类套管采取处理措施，消除潜在隐患。

(3) 加强变压器设备的运维检修工作，重点开展变压器套管红外精确测温、紫外检测等带电检测工作，并加强对变压器附件的状态监测。

5 结束语

现阶段国内经济发展和人民生活水平不断提高，用电量也随之增长，这对电力可靠供应提出了更高的要求。变压器是电力系统中关键的变电设备，做好对变压器套管局部放电的严密监测，及时采取措施避免事故扩大，对于提高电能质量、保障电网安全稳定运行有着重要意义。