35千伏變壓器中性點套管燒毀分析

彭興海 李青原 趙明玉 孫智銘 朱國強/國網青海省電力公司西寧供電公司

35千伏變壓器中性點套管燒毀分析

彭興海 李青原 趙明玉 孫智銘 朱國強/國網青海省電力公司西寧供電公司

某35千伏變電站于2013年7月投入運行，8月17日35千伏中性點套管對地放電，并導致套管燒毀。于2013年9月25日進行現場吊芯更換。變電站為35千伏變電站，35/10千伏兩級電壓，其規模：35千伏單母線接線，終期出線2回，本期出線1回；10千伏終期出線6回，本期3回。主變壓器為新疆某廠生產的SZ11-3150/35型變壓器，聯結組別為Yndll，變比為35± 3×2.5%/10.5千伏，戶外油浸自冷式變壓器。變壓器高低壓側出線套管為電纜出線套管，按插拔式設置（實際為肘型出線電纜終端），套管結構內側為瓷質，外側為聚乙烯絕緣外套。

套管；燒毀；分析

一、主變35千伏中性點套管損毀情況

某變電站于2013年7月10日投產，2013年8月17日35千伏中性點發生對地放電燒毀。9月25日進行現場吊芯更換。從損毀的中性點套管實物照片可見，套管伸入變壓器內部部分材質為瓷質并帶有瓷裙且浸入變壓器油內；套管伸出變壓器上蓋部分，由內外兩部分組成，一是內瓷套與變壓器內部為一個整體，用法蘭螺栓將套管固定在變壓器上蓋上，二是外絕緣套，由聚乙烯材料制成，外形為圓柱筒形，上部帶有可拆卸絕緣帽，在對地放電過程中已燒毀。由實物照片明顯可見，瓷套上部及瓷套和上蓋連接處已在放電中燒毀，中部也有燒毀的痕跡。

二、35千伏中性點不接地系統中性點電壓及過電壓

35千伏中性點不接地系統中性點電壓在三相平衡的情況下，應該為零電位，但由于在實際運行中三相不可能完全平衡及諧波等因素，中性點電位會產生漂移。在單相接地時中性點對地電壓會升高至相電壓。按規程要求，允許運行1-2小時。因而中性點并非零電位，對地非零電壓。

1.正常運行方式下35千伏中性點不接地系統變壓器中性點的電位。

在正常運行方式下，三相電壓電流雖基本平衡，但不可能完全平衡，由于變壓器用電負荷存在工業負荷及電力電子設備存在，35千伏系統的諧波是不可避免的，諧波電流電壓也會提高中性點電位。所以正常運行方式下，35千伏系統變壓器中性點的漂移電位隨著系統三相不平衡水平和諧波水平而變化。

2.單相接地時，變壓器35千伏中性點對地電壓升高。

35千伏系統發生單相接地故障時，變壓器中性點對地電壓升高至相電壓，計及原有中性點電位漂移，中性點對地電壓甚至可能大于相電壓。由于35千伏中性點不接地系統允許單相接地1～2個小時。變壓器中性點絕緣水平應按全絕緣水平考慮。

3.35 千伏中性點不接地系統變壓器中性點的過電壓。

在運行中35千伏中性點不接地系統，變壓器中性點不僅有電位漂移及系統單相接地時的電壓升高，還有過電壓。有斷路器跳合閘產生的操作過電壓；有間隙性弧光接地過電壓；還可能有在特定環境下諧振過電壓引起的中性點過電壓及雷電沖擊過電壓。操作過電壓內過電壓一般為相電壓的3～4倍，即35千伏中性點過電壓可達70～82千伏。

在35千伏變壓器中性點不引出的Ydll接線，中性點及高低壓線圈均處于變壓器油中，由線圈本身絕緣和變壓器油共同承受變壓器的正常電壓和過電壓（包括變壓器中性點的漂移電壓和過電壓），但對于接連組別為Yndll，中性點套管引出的變壓器，中性點套管承載的電壓及過電壓，由于套管端子未接線，產生斷頭效應而形成行波過電壓，會增大中性點的過電壓水平。電壓可達到中性點不引出時的3～4倍。

三、中性點套管燒毀原因分析

1.變壓器中性點套管形成對地放電的原因。

由實物照片可見套管爬電距離為160mm。按全絕緣要求的爬電距離為1256mm。該套管爬電距離僅為要求爬電距離的12.74%，爬電比距僅為6.84mm/千伏，僅為Ⅲ級污穢爬電比距25mm/千伏的1/4，因而在過電壓的作用下發生放電，導致貫穿性放電燒毀套管。

2.變壓器中性點套管結構上蓋外部分密封結構不夠緊密，無壓緊緊固件。導致變壓器中性點套管上蓋外部分瓷套管與外絕緣套管間的間隙為空氣間隙。空氣中的潮氣會沿縫隙及外套管絕緣套與外套管瓷套法蘭間的縫隙進入并吸附在絕緣套的內表面，造成絕緣套的內表面和外表面受潮污穢，加劇了表面的放電過程，較快地形成了表面對地放電通道，放電電流將絕緣套內表面局部燒毀炭化引起大面積燒毀炭化，絕緣被擊穿，形成對地短路放電，在保護動作下切除故障。

3.變電站所在地的污穢等級必須按Ⅲ級或以上考慮，變電站所處位置為山川河谷地帶，距河流100m左右，該地區的濕度較大。該地區海拔高度為2960m，外絕緣應按海拔3000m修正。沿河流上游5K m處有某水庫，水庫處于某工業園區下方，沿河流下游15K m處又是某工業園區，有水泥、硅鐵合金企業，均屬于污穢源，空氣中含有較多濕水汽，碳、硫、硅、鐵等工業氧化物塵埃和氣體。吸附在絕緣套管內外表面形成污垢，所以不能視套管內表面為純凈的絕緣體表面。

4.該35千伏變電站所在電源為某110千伏變電站的35千伏系統35千伏線路總長度已達120多公里，而主變中性點燒毀前某110千伏變電站35千伏消弧線圈并未投運，因而35千伏系統單相接地電容將達10安以上，一旦發生弧光接地，消弧較為困難，所以當某35千伏變電站變壓器中性點對地放電時，電弧時間較長，使接地電弧通道發展形成中性點對地擊穿。

四、結論及建議

1.結論。

綜上分析中性點套管燒毀是變壓器套管爬電比距偏小，在內外過電壓作用下，由邊緣效應形成高電場強度對空氣放電發展成對地放電燒毀套管外瓷絕緣和外絕緣套。

2.建議。

（1）35千伏變壓器的接線組別Ydll和Yndll相比較，Yndll中性點過電壓情況較嚴重，容易出現中性點故障，因而建議35千伏變壓器中性點在不采用消弧線圈、電抗接地的情況下，不宜采用Yndll接線的變壓器，應采用Ydll接線變壓器。

（2）若已建成的35千伏變電站為Yndll接線，而變壓器中性點又未經消弧線圈（電抗、電阻）接地，為防止發生類似上述變壓器中性點套管燒毀事故，宜在變壓器中性點套管引接一只避雷器作為過電壓保護。

（3）建議變壓器生產廠家對高海拔變壓器的電纜套管按照高海拔、實際污穢等級進行改進，使其能符合干弧距離和爬電比距的要求。

（4）目前部分電纜附件廠家生產的肘型電纜頭不滿足35千伏爬電距離要求，若變電站主變采用了這些產品，建議在適當時機予以更換為合格的插拔式電纜頭。