一起500kV套管末屏接地裝置缺陷原因分析及預防措施

杜崇杰

（國網河北省電力公司，石家莊 050021）

電氣設備的電容屏能有效改善電場分布，提高絕緣材料利用率，最外一層接地的電容屏稱為末屏。通過末屏可以測量設備電容屏的電容量和介損，判斷電容屏的絕緣狀況，有效發現主末屏絕緣受潮、絕緣油劣化、電容屏間開路或短路等缺陷。常見的末屏接地裝置有直接接地式、旋轉蓋外部接地式、自接地式及頂針式等幾種。如果設備運行中末屏開路，將出現懸浮電位，極易導致設備損壞［1］。

1 缺陷情況介紹

某日，某變電站500kV 線路高壓電抗器高壓套管油色譜試驗時發現高抗V 相高壓側套管絕緣油中乙炔的質量濃度為5.2μL／L（規程要求注意值不高于1μL／L），隨后檢查發現該套管末屏接地裝置防雨罩內有有大量的黑色碳化物，末屏絕緣電阻異常，末屏接線柱漏油。該高壓電抗器運行至今未發生過重大缺陷。

2 缺陷原因分析

2.1 末屏接地方式存在隱患

故障套管末屏為自接地式，其接地裝置的防雨罩起防潮和防塵密封作用見圖1。末屏引出端子是一根光滑的小銅柱，銅柱上套有一個尾部較大的銅套，銅套后面裝有一根彈簧，正常位置時，在彈簧的作用下，銅套尾部與套管外殼的接地部分緊密接觸實現末屏接地。高壓試驗需要斷開套管末屏與地時，需將銅套向里壓縮至適當位置，此時銅套尾部與外殼斷開，末屏不再接地，將專用銷子插入銅棒的孔隙中加以固定即可。

圖1 末屏接地裝置剖面

末屏接地依靠的是小銅柱通過銅套與鋁制護套的連接。小銅柱與銅套間主要有2種接觸：即通過彈簧壓力接觸和銅柱與銅套的偏心接觸。這2種接觸方式都不是可靠的接觸方式，特別是彈簧兩端與銅柱和銅套的接觸面，由于彈簧彈性不足或接觸面受潮氧化后接觸電阻會明顯增大。銅套與鋁制護套間的接觸也存在隱患，如果彈簧壓力不足或被卡住，就會發生接觸不良。

由于接地方式存在隱患，就有可能出現末屏接地不良。如果彈簧老化后彈力不夠或者試驗人員接線時劃傷接線柱，可能造成銅套回彈不到位，末屏接地不良［2］。

2.2 解體檢查情況

返廠解體檢查發現，該套管末屏接地裝置防雨罩內有大量黑色碳化物，末屏接線柱有滲油現象。末屏銅套上附著黑色碳化物，密封墊有明顯燒蝕，絕緣墊有過熱燒蝕痕跡并發生變形。鋁制接線護套有2個明顯的放電痕跡：一個是與銅套接觸部位，另一個是與密封墊接觸部位。

2.3 放電過程分析

套管末屏對地放電是由于接地不良。分析認為放電分2個過程：

a.第1次放電，套管帶電運行后，由于末屏接地不良，即銅套與鋁制護套間接觸不良，導致銅套對鋁制護套放電（放電點1），并在局部產生高溫。

b.第2 次放電，局部高溫使絕緣墊的硬度下降，彈簧擠壓造成絕緣墊變形，銅柱處開始滲油。物理特性的改變導致絕緣墊絕緣性能逐步劣化，直到達到放電的臨界值，最終銅柱沿絕緣墊對鋁制護套放電（放電點2），并把密封墊燒蝕出一個缺口。銅套上附著的黑色碳化物應該就是密封墊被燒蝕后掉落的部分，在檢查末屏和擠壓銅套的過程中，黑色碳化物隨滲出的油流附著在銅套上。絕緣墊被擊穿后，末屏就處于高阻接地狀態。放電過程見圖2－4。

圖2 第1次放電過程

圖3 第2次放電過程

3 預防措施

由于此類自接地式末屏接地裝置存在接地不良隱患，建議從設計、招標、運行、檢修及試驗等各方面采取預防措施。

圖4 放電過程示意

a.改進末接地裝置設計，在末屏罩頂部加裝彈簧頂針，增加一個末屏接地點，降低故障發生概率。

b.在招標采購環節，將變壓器、高壓電抗器或電流互感器的套管末屏接地方式寫入標書，明確結構和工藝要求，優先選用接地結構可靠和工藝優良的套管末屏接地裝置［3］。

c.加強對套管末屏的巡視，使用望遠鏡重點關注滲漏、油污及末屏處有無異常放電情況，定期用紅外裝置對設備進行測溫，增加對末屏位置的測量頻度。特別是與故障套管同型號的產品應加強監測，盡快結合停電機會更換改進后的末屏罩。

d.使用專用工具對末屏接地裝置進行分合操作，切不可使用螺絲刀強行擠壓。末屏恢復接地后，使用萬用表測量接地情況，確認接地良好后，旋緊保護帽并檢查密封圈，避免末屏受潮。

e.加強人員培訓，實行套裝安裝、檢修和試驗標準化作業，避免人為損壞設備，確保安裝、檢修和試驗等工作結束后末屏接地良好。

4 結束語

套管末屏可靠接地是變壓器設備安全穩定運行的保障。為確保套管末屏可靠接地，應從設計上進一步完善，并選用結構可靠工藝優良的產品；設備運行維護單位加強監測力度，提高維護水平，完善作業流程；設備廠家與維護單位加強溝通和技術交流，從根本上消除隱患，確保變壓器設備安全穩定運行。

［1］國家電網公司.變壓器套管末屏接地裝置專項檢查報告［Z］.北京：國家電網公司，2009.

［2］張華強，季 楓，劉 麗.500kV 套管末屏接地裝置缺陷的處理［J］.變壓器，2010，47（3）：67－69.

［3］陳慶濤，李 偉，余國剛.變壓器套管末屏缺陷的原因分析及處理［J］.變壓器，2008，45（2）：60－61.