500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷分析

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作為變壓器的一個重要組成部分，套管一般都設置有試驗抽頭，且能與末端屏，即電容屏相聯接。在500kV變壓器的電容型套管中還設置有電壓抽頭，以用于變壓器運行時監測電壓[1]。一般而言，變壓器電容型套管的電容屏絕緣物質可分為固態與液態兩種，液態的絕緣價質在實際應用中最常見，而固態的絕緣介質則有膠粘紙套管和膠浸紙套管等，油氣直連的絕緣價質或與電纜直接連接，或在換流變閥的另一端，油氣直連的絕緣介質，目前也有極少一部分應用于低電壓變壓器中。

1 500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷種類

從引起變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷的主要因素來分類的話，500kV變壓器電容型套管電容屏絕緣缺陷可分為受潮引起的缺陷、局部放電引發的缺陷及套管故障引發的缺陷等3類，對這3類缺陷分別進行論述，如下：

1.1 受潮引起的缺陷

對我工作單位某500kV變電站的主變進行例行檢查時，發現電容型套管電容量與電容介質的耗損超過了標準值，電容量的實際測得值比標準值高出了近26%，并且超出了規定容量的5%，電容介質的耗損為2.01%，也超出了電容介質耗損不得超過0.8%的規定。對三相變壓器的每個相端進行檢驗發現，三相的電容介質耗損及電容量、電容量偏差值如下：一相交接值的介質損耗、電容量、電容量偏差分別為0.186%、402.1PF、0%，一相規定值分別 0.169%、403.2PF、1.12%，一相檢驗值分別 0.589%、465.8PF、23.45%；二相交接值的介質損耗、電容量、電容量偏差分別為1.790%、406.1PF、0%，二相規定值分別 0.694%、389.7PF、-1.74%，二相檢驗值分別0.764%、476.3PF、-1.08%；三相交接值的介質損耗、電容量、電容量偏差分別為0.672%、501.2PF、0%，三相規定值分別為0.820%、398.7PF、2.26%，三相檢驗值分別為 0.804%、385.6PF、1.88%。

對被檢驗的套管取樣，對套管表面進行色譜分析，第二相與第三相套管的色譜檢測值無誤，顯示一切正常，第一相套管色譜檢測的數據有異常，進一步對第一相套管進行檢測，發現套管內部有比較明顯的缺陷，拆開有缺陷部位，進一步檢查可以發現，部分電容屏有受潮發霉的現象，結合檢測結果及直接證據，表明該段被檢驗的套管是因受潮而引起缺陷。

1.2 局部放電引發的缺陷

某些局部放電引發的缺陷會顯露在套管外部，套管外部有局部放電而擊穿的點，顯示有碳化的現象。根據以往的檢修記錄，電容屏的兩端及接口位置最易引發局部放電[2]。因局部放電引發的缺陷會比較集中，容易被檢測到，另外，如果套管內的雜質過多，或者套管的外部材料性能不佳，都可能會引發局部放電，從而引起套管缺陷。

1.3 套管故障引發的缺陷

對有故障的套管進行拆除檢驗，發現套管的將軍帽下的軟木橡膠墊有破損現象，以致套管密封性能變差，儲油柜內部有水跡，顯示曾有水蒸汽或水進入儲油柜，以致發生局部故障，從而引發了整個套管故障[3]。套管故障引發的缺陷一般是因為套管存放設計不合理而造成的，套管故障引發的缺陷是三大類缺陷中最難解決的。

2 缺陷原因分析

引起套管缺陷的原因是多種多樣的，也比較復雜，為了盡快弄清引起上述缺陷的原因，特對套管進行電氣診斷與絕緣油診斷，診斷過程及結果如下所述：

2.1 原因診斷試驗

電氣診斷。現場將套管拆除后，將拆除后的套管送入具備電氣試驗資質的試驗室，48至72H后進行電氣診斷，診斷項目包括了局部放電、介質耗損及電容量，試驗所得數據如下表表1所示：

表1 套管缺陷電氣原因診斷

對套管進行絕緣油試驗，結果顯示，微水為12毫克每升，擊穿電壓為52kV，介質耗損約為0.023%。

2.2 原因診斷綜合分析

引起套管缺陷的原因是復雜多變的，隨著套管工作環境的改變而有所改變，如果變壓器所在地區的環境惡劣，風吹日曬的情況下，套管極易受到外界環境的侵蝕而引起缺陷。一般情況下，變壓器在鄉鎮一級的話，則套管更易被損壞，或者說更易引起缺陷[4]。在絕緣油氣試驗中，筆者發現，套管中的上下油管呈九十度，這種結構設計使得外部油污不易進入套管，但是會在轉角處形成一定的堆積，日積月累，部分油污還是會進入套管，從而引起套管缺陷。

套管密封失效時，也會因為受潮而引起套管缺陷。當電擊試驗時，在0屏的方向，其內側一共有16層電容屏，電擊試驗共擊穿12層電容屏。電容量與介質耗損是判斷變壓器套管絕緣缺陷的兩個主要指標，當電氣試驗結果顯示電容量增大時，應該考慮是否是電容屏有絕緣缺陷，如果電氣試驗結果發現介質耗損過大，則應考慮是否是受潮引起的電容缺陷。高電壓等級的電容型套管內部的卷繞不夠緊密時會造成電容局部場強過大，從而引發絕緣缺陷。局部放電具有間歇性，即放電、熄滅、再次放電，這個間歇性的過程使得現有的檢測手段難以通過檢測發現設備的內部缺陷。

2.3 套管接地方式對缺陷的影響分析

套管接地的方式對缺陷會有一定的影響，主要體現在外置式的接地方式引起的缺陷率高于內置式接地方式的缺陷率。近三年里，我公司外置式接地方式的套管缺陷發生了13起，而內置式接地方式的套管缺陷僅發生了4起。仔細分析兩種接地方式的異同之處，可以發現，外置式接地方式的套管末端通常會懸浮，而不能完全接地，導致放電現象經常發生，從而容易引起擊穿現象，而引起缺陷[5]。但是外置式的接地方式更易檢修人員檢修，當問題發生時，能夠及時引起注意，從而避免更大的缺陷。

3 結語

若要最大限度地防止套管缺陷，則應從設備選型入手，至基建驗收、運行維護的每個階段，都要做好細致的檢查與驗收工作，設備選型的關鍵在于選擇合適的設備，而不是一味地選擇過大過好的變壓器及套管，以免不符實際，更容易引起缺陷，另一方面，設備的選型應充分考慮設備使用地的環境氣候，比如，南方氣候濕潤，宜選用防潮耐腐蝕的設備，而北方氣候干燥寒冷，宜選用防寒、不易干裂的套管。在基建驗收時，驗收工作人員應與廠家專業人員一起，進行細致檢查，比如，對套管接地方式的檢查，對套管接頭的檢查、密土性能的檢查等。在運行維護時，運行維護人員應嚴格按照運行維護規章制度，對套管及整個變壓器進行運行維護。除此之外，運行維護人員應做好定期巡視記錄，定期對套管進行電氣及油試驗，確保套管在使用過程中的技術可行性，更要注意套管各部位連接性能是否符合套管運行的要求。在日常巡視檢修過程中，運行維護人員應注意做到及修必修，修必修好，如果套管內油位不足，應及進補油，對套管的污漬應做到及時清理，防微杜漸，在日常檢修巡視中，做到將引起缺陷的原因掐滅在搖籃里，從而保證套管的正常運行，缺陷率能降到有效的控制范圍內。