一起高壓套管故障分析

單福州，周 剛，齊振宇

(1.國網浙江省電力有限公司嘉善縣供電公司，浙江 嘉興 314000；2.國網浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

0 引言

高壓套管主要用于電力設備進出線和高壓電路穿越墻體等，確保相關線路的對地絕緣，是電力設備的重要組成部分。近年來，由于套管密封不良、絕緣受潮和劣化、末屏內部接地、表面臟污及安裝工藝不良等，造成設備非計劃停電事件的數量逐年攀升。套管故障不僅會造成自身損壞，一旦發生爆炸還會波及相鄰部件及整個系統。因此，應高度重視對高壓套管的維護和管理，加強試驗與監測，對于存在的隱患及時采取防范措施。

1 事件概況

調度監控某變電站線路A相差動保護、距離I段動作，跳開A相，重合成功7 s后A相再次發生故障，差動保護與距離保護先后動作，此時重合閘充電尚未完成，跳開線路三相開關，無負荷損失。事發時，現場天氣狀況良好，站內無檢修、操作相關工作。

該GIS組合電器型號ZF16-252，出廠日期為2020-10-08，于2021-03-31投運。出線套管為252 kV GIS組合電器出線套管，采用濕法成型工藝，出廠日期2020年11月。2021-04-09開展投運后首次帶電檢測，檢測結果無異常；4月23日開展投運后首次SF6氣體微水、分解產物檢測，檢測結果無異常；6月8日，巡檢機器人紅外測溫巡視，該出線套管A相瓷瓶測溫31 ℃，無局部發熱現象；6月9日，巡檢機器人表計巡視，該線路閘刀G5 A相氣室SF6壓力0.422 MPa，巡視正常。

2 檢查分析與處理

2.1 設備外部檢查

現場檢查該線路A相出線套管，底部破裂，瓷瓶碎裂散落，套管內部屏蔽環有焦黑痕跡，斷裂部分與套管對應破損的瓷質部位存在明顯的分隔帶及孔隙。核查現場視頻，該線路A相出線套管先發生套管破裂飛出，后出現火光并伴隨濃煙，2 min左右火光及濃煙漸漸消散。

6月16日晚，對該線路出線閘刀氣室開蓋檢查，發現套管下方殼體上有掉落的粉塵顆粒，出線套管內部存在放電灼蝕情況；對其余部分進行開蓋及內窺鏡檢查均未發現異常。

2.2 系統動作信息檢查

根據保護動作行為及錄波圖形，該線路A相電流突增至 14.6 A (一次故障電流為 46.72 kA)，線路差動電流約為14.6 A，大于差動動作定值（0.2 A），差動保護動作；故障切除后約1 s重合閘動作，重合成功；重合閘成功后約7 s后，A相電流再次突增至15.26 A (一次故障電流為48.83 kA），線路保護差動保護再次動作，此時重合閘尚未充電完成，保護跳開三相開關，動作行為正確，流變保護變比為3 200/1。

2.3 解體檢查及廠內試驗

2.3.1 設備解體檢查

對該線路A相套管解體發現2次放電均位于套管內導體與底部屏蔽罩上沿之間，套管斷面外側存在明顯的修補痕跡，尺寸為180 mm (長)×55 mm(寬)×15 (深) mm。對該變電站18支套管相關制造、出場檢測記錄進行檢查，發現A相套管的外觀檢查記錄中有“對下三大傘裙桿徑修補”的記錄，其余未見異常。經廠家確認在套管燒制完成后發現存在裂紋，車間人員打磨后采用環氧樹脂進行了修補。修補后套管有效部分最薄處厚度僅為18 mm左右，不滿足圖紙中有效部位厚度不得低于30 mm的要求，其余部位實測平均厚度為35 mm左右。

2.3.2 廠內試驗

對線路B，C相套管以及廠內隨機抽取的同型號套管開展冷熱循環、四向抗彎、例行水壓、探傷檢測、滲透性等試驗，分別編為1號套管、2號套管、3號套管。其中1號、3號套管進行水內壓破壞負荷試驗，2號套管進行彎曲破壞負荷試驗，結果均未見異常。同時，對該線路A相套管碎片開展了CT掃描、滲透性等試驗，除存在異常修補痕跡以外，未見其它異常。試驗項目及結果見表1。

表1 廠內試驗項目及結果

2.4 故障原因分析

該線路A相套管在生產過程中主體出現裂紋，生廠家對裂紋進行打磨、修補處理，其修補深度接近瓷壁厚度的50 %。該處理方式不符合GB/T 772—2005《高壓絕緣子瓷件技術條件》“承壓套管不允許對主體進行修補”的要求，同時也不符合GB/T 23752—2009《額定電壓高于1 000 V的電器設備用承壓和非承壓空心瓷和玻璃絕緣子》中公稱壁厚30～40 mm套管的允許偏差為(-4.5 mm，+amm)，a由公式a=(x+y)/2確定，x和y分別是內直徑d1和外直徑d2的允許偏差。

套管缺陷在運輸、安裝及運行過程中逐步發展，導致套管破裂、漏氣，并造成絕緣水平下降，最終引發放電閃絡。通過廠內試驗驗證及分析，判定線路A相套管現場破裂屬于個例。

3 常見故障及解決方案

3.1 制造質量瑕疵

制造時兩端密封不良，易受潮引起局部放電；套管破裂后違規修復，造成絕緣水平下降；電容芯尺寸偏差過大，絕緣層間有凹陷、皺折，導致溫度異常升高、局部放電；穿纜引線與導電管未作電氣連接，造成懸浮電位，引起火花放電；末屏引線焊接不良而開焊、斷線，引起末屏對地放電；穿纜線鼻與引線頭焊接不良、導電桿與將軍帽等連接螺母配合不當，造成局部高溫過熱等。

解決方案：強化出廠驗收，確保套管及其附件所用材料、尺寸、試驗數據、工藝滿足規定要求。

3.2 運輸安裝不慎

運輸過程中速度過快、頻繁急停，固定不牢及吊裝速度過快，吊裝位置偏差、方式不符合標準等因素，造成瓷瓶磕碰、密封破損甚至結構性損傷等。

解決方案：在吊裝、運輸過程中，套管吊裝速度應平穩緩慢，吊起時使用法蘭盤上吊耳，并用繩子固定套管上部，防止起吊過程中出現傾斜，磕碰其他物體。特別注意起吊時不可使套管瓷裙承重，防止鋼絲繩劃傷套管；豎起時，避免套管任何部位著地；法蘭安裝時在上端無瓷裙處及尾部分別設置支撐點，并襯墊軟物；套管臥放及運輸時，應放置在專用箱內且固定牢靠，避免在運輸過程中損傷。

3.3 運行維護不當

超周期運行會使套管密封墊老化，造成潮氣入侵而使絕緣受潮；取油樣后放油塞未緊固、套管開裂等引起滲漏故障；各種短路故障、單相接地或雷擊等過電壓引起套管內部局部放電；末屏引線斷線、接觸不良引起間接性放電故障；套管表面積灰臟污、破損等引起外部閃絡；維護時拆、接引線不當，運行時電纜接觸不良，引起局部溫度升高等。

解決方案：針對高壓套管密封不良，有受潮或漏油現象，應通過更換密封圈、緊固螺栓等方法保持套管密封性；針對拆、接引線工作，驗收時要注意檢查各部位是否接觸良好、安裝牢靠，同時接觸面應打磨后涂上導電膏，減小其接觸電阻，從而杜絕發熱現象；結合停電檢修，對戶外套管進行清理檢查，去除表面臟污，及時排除隱患；對套管更換備件要進行嚴格檢驗，試驗合格后方可使用，避免人為因素引起故障；同時運維人員應熟悉高壓套管相應標準和技術要求，明確其運行環境及國網公司變電運檢五項通用制度要求中變電運維管理的設備巡視要點，不斷提高專業技術水平。

4 后續措施

生產廠家提交故障相套管及同批套管的相關制造、檢測記錄，試驗及異常分析報告，同時安排專業人員對現場及同批套管開展超聲波、強光手電檢查；同時上報上級單位，建議對該廠同類型、同批次套管結合檢修進行排查。

加強生產廠家產品制造監督，要求廠家加強產品質量管理，確保生產過程嚴格按照標準執行，杜絕隱患設備出廠；變電站應加強采購驗收，提升運維人員專業素質，強化設備生命周期全過程管理。

5 結束語

通過某變電站高壓套管故障事件的分析與后續改進，總結了高壓套管常見故障及處理方法，為套管的日常運維提供依據。該事件也提醒了變電站運維人員要重視高壓套管的選型、驗收、安裝、試驗及維護工作，從而避免此類事件再次發生。