一起變壓器套管末屏故障的案例分析

紀梁洲+林曉

【摘 要】本文在介紹變壓器套管基本結構和套管末屏接地結構的基礎上，以一起變壓器套管末屏故障的案例分析為例，闡述如何結合電氣試驗數據、油色譜試驗數據和現場檢查情況綜合分析變壓器套管末屏故障原因產生的的全過程，為今后類似故障的案例分析提供一個參考和借鑒。

【關鍵詞】變壓器；套管末屏；故障分析

0 引言

變壓器套管的主要作用是將變壓器不同電壓等級的不同相的繞組引線在對地絕緣的情況下，引至變壓器油箱外部。它同時起著固定變壓器繞組引線的作用，是保證變壓器與其他變電設備正確可靠連接的一個關鍵部件，是變壓器正常運行的有效保障。

近年來，變壓器套管的故障發生率持續增長，分析其原因大致可分為制造安裝工藝以及例檢維護不到位引起的套管接頭發熱問題；末屏接地不良引起的懸浮放電問題；套管瓷瓶爬電比距不足等原因引起的閃絡現象；套管密封圈老化缺失造成的滲漏油問題；密封不良導致的套管內部受潮進水問題；外力破壞導致的瓷瓶破損問題[1]。在以上原因當中，末屏接地不良引起放電問題是其比較常見的一種原因。本文以一個由于末屏接地不良引起放電問題的實際案例為例，深入分析故障原因，提出相關建議措施，為以后類似故障的案例分析提供參考和借鑒。

1 變壓器套管末屏的接地結構

眾所周知，當前不同生產廠家的不同類型的變壓器套管的主絕緣電容芯子結構的差異性并不大，而變壓器套管末屏接地結構卻常常各不相同。隨著技術的進步和制造工藝水平的提升，不同變壓器套管生產廠家都對其末屏接地結構做了相應方面的改進。了解不同生產廠家套管末屏接地結構的異同，是檢修試驗人員進行套管末屏缺陷分析和處理的基礎。

日前，很多電力系統相關人員均對變壓器套管末屏接地結構進行了分類和總結[2-6]。文獻[2]中將變壓器套管末屏接地結構根據接地方式的不同，分為外置式（通過外部接地裝置接地）、內置式（通過接地蓋、接地冒接地）和常接地（通過金屬套與套管內壁金屬法蘭接地）方式并給出了相應的末屏接地結構現場實際應用圖。

文獻[3]中通過統計浙江電網變壓器套管廠家使用的套管末屏接地結構的情況，根據末屏接地引線柱的不同將末屏接地結構分為插拔式（末屏引線柱為光滑導桿）、螺紋式（末屏引線柱為螺紋導桿結構）和特殊式（針對特殊結構單獨設計）種結構，給出了相應的末屏接地結構實物圖。

2 變壓器套管末屏故障的案例分析

2.1 變壓器套管末屏故障案例簡述

2014年1月19日，某公司檢修試驗人員根據年度檢修計劃安排對220kV變電站#1主變間隔進行例行檢修試驗。在對#1主變110kV側B相套管進行預試的過程中發現該相套管末屏封帽內存在大量的黑色粉末，如圖5所示。該套管型號BRDLW-26/1250，撫順傳奇套管有限公司2006年10月生產，2007年2月12日投運。檢查全部套管末屏情況，未發現其他相有異常情況。當晚對#1主變110kV側B相套管油樣進行油色譜分析，發現該相套管油色譜試驗數據異常，氫氣和乙炔含量超出注意值。1月20日，再次取樣，油色譜試驗數據異常，確認該相套管存在故障。油色譜數據如表1所示。

2.2 變壓器套管末屏故障分析

（1）油色譜試驗數據分析

對1-19和1-20日的油色譜試驗數據通過改良三比值法分析可知，三比值為“1 1 0”，診斷為電弧放電，故障原因可能是分接頭引線間油隙閃絡、引線對箱殼放電、分接開關飛弧、引線對其他接地體放電等。

對1-19和1-20日的油色譜試驗數據通過氣體圖形法分析。該圖形法是以H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2等組分依次排列作為橫軸，以各組分之濃度比（以濃度最高者為1）為縱軸，繪出氣體圖形，根據其形狀來判定缺陷性質[7]。如圖1所示可知，故障的原因可能是電弧放電。

綜上判斷，該套管末屏可能存在故障缺陷，有高能量電弧放電情況發生。

2.3 故障原因分析

對#1主變110kV側B相套管末屏進行進一步檢查，將其末屏接地結構拆除，發現末屏引線柱與接地帽之間存在明顯的放電痕跡。檢查中發現末屏接地結構為第2節所述的常接地、引線柱為光滑導桿的插拔式接地結構。該結構套管末屏引出線焊接在引線柱上，引線柱穿過小瓷套保持對地絕緣，引線柱前端穿過彈簧并與銅套緊密接觸，最外部有金屬護套蓋保護，達到密封防潮的作用。運行時銅套受內部彈簧的壓力而與套管末屏接地裝置的接地金屬法蘭進行接觸達到末屏接地的效果；試驗時，用力推動接地銅套露出插銷口，用專用工具將之固定，達到末屏斷路的效果。由于該結構末屏接地的良好程度主要由銅套上的彈簧彈力和銅套與法蘭接觸面的緊密程度決定的，若銅套上彈簧老化喪失彈力或者喪失部分彈力造成銅套與法蘭接觸面接觸不良的情況下，便會造成運行中末屏接地不良，末屏與地之間存在電位差而產生放電的現象。因此該相末屏故障的原因即是銅套上彈簧老化喪失部分彈力，從而造成末屏接地不良，導致放電。

3 總結

變壓器套管末屏的運行維護不到位，直接威脅著變壓器套管，乃至整臺變壓器的可靠安全運行。針對此種情況，有如下建議：

（1）加強套管末屏的日常運維管理。變電站運維人員在日常巡視過程中，應注意觀察套管的油位情況，檢查套管末屏處是否有滲漏油情況發生，留意套管末屏處是否有放電異響聲存在。

（2）加強帶電檢測手段的應用。新變壓器投產后、變壓器本體例行檢修試驗投運帶負荷后24小時內應針對變壓器套管及其末屏開展紅外帶電檢測；按周期開展變壓器油中溶解氣體分析，必要時取套管油樣進行油中溶解氣體分析，及時發現色譜異常情況。

（3）加強在線監測裝置的應用。開展套管在線監測裝置的接入應用，指定專人定期查看在線監測數據，及時發現設備數據異常情況。

（4）加強教育培訓工作。開展涉及套管末屏的相關培訓，提高檢修試驗人員的技術水平和故障處理分析水平。

【參考文獻】

[1]陳潤晶，王世閣.油浸電容式套管末屏故障分析及處理，變壓器，2009，46（3），63-68.

[2]韓金華，張健壯，王偉等.電力變壓器高壓套管末屏接地方式問題探討，變壓器，2009，46（6），64-47.

[3]鄒國平，何文林，孫翔.浙江電網在運變壓器套管末屏接地結構分析，浙江電力，2013（6），5-9.

[4]唐嘉宏.220k變壓器高壓套管末屏故障原因分析與處理，華電技術，2011，33（7），45-47.

[5]張華強，季楓，劉麗.500kV套管末屏接地裝置缺陷的處理，變壓器，2010，47（3），67-69.

[6]王統賓.一起變壓器套管末屏缺陷診斷及建議，電力安全技術，2014，16（12），43-45.

[7]操敦奎.變壓器油色譜分析與故障診斷，中國電力出版社，2010，第1版.endprint