電氣設備套管法蘭面防水措施失效案例分析

摘 要：本文通過對甘肅電網中330kV桃曲變電站和330kV海石灣變電站先后發生的兩起運行中斷路器套管斷裂事故進行分析，闡述了電氣設備套管法蘭面做好防水措施的重要性和必要性，并根據現場工作經驗，提出了做好法蘭面防水措施的一些合理化建議。

關鍵詞：套管；斷裂；法蘭面；防水

引言

套管作為電氣設備導電部分的外絕緣，是變壓器、電抗器、斷路器等設備的重要組成部分。套管外表通體由瓷件構成，內部填充著SF6氣體，以此實現導電桿與套管外部環境絕緣的目的。由于套管外表面瓷套在設計制造時，爬電比距都留有合理的裕度，在雨雪天氣時確保了套管表面具有足夠的絕緣強度，與此同時，套管與斷路器或者變壓器基座法蘭面連接處成為了薄弱環節，一旦表面防水處理不嚴密或者防水措施日久失效，水分從法蘭面間的縫隙進入套管內部，冬季嚴寒時，水分結冰后對套管內壁形成擠壓，最終造成套管運行中斷裂事故的發生，對設備安全穩定運行造成很大的影響。近年來，隨著這類事故的發生，電力系統各單位對于套管法蘭面如何做好防水措施日益關注，本文在分析兩起現場案例的基礎上，提出了一些自己的合理化建議。

1 故障情況概述

1.1 330kV桃曲變電站3342斷路器事故

1.1.1 故障過程描述：2012年1月4日7：07分35秒，3342斷路器B相故障，330千伏II母BP-2B、WMZ-41B母差保護動作，330千伏II母3312、3322、3332、3342、3350斷路器跳閘，桃池IIRCS-931、CSC103A保護動作，3340斷路器跳閘，重合閘動作，重合成功，7：53桃池II線臨時轉熱備用，將3342斷路器與系統隔離。

1.1.2 3342斷路器基本情況：3342斷路器型號為LW13-363T/2500-40，氣動彈簧機構，操作壓力1.5MPa，SF6壓力0.5MPa，生產廠家西安高壓斷路器廠（現西安西電斷路器電氣有限公司），出廠日期1992年12月，投運日期1993年12月23日。其中，瓷套生產廠家為撫順電瓷廠，出廠日期1992年8月，2008年3月17日～26日對3342斷路器進行大修，主要是更換機構，檢修滅弧室。2009年10月30日進行了例行試驗，試驗合格；2011年4月26日，檢測微水合格。

1.1.3 3342斷路器現場檢查結果：

a.外觀檢查情況3342斷路器B相母線側套管（編號92017）從其下法蘭根部斷裂后，飛至33422隔離斷路器B相1米處，斷路器母線側導電桿插入水泥地面，斷路器B相母線側接線板從根部斷裂。斷裂的套管法蘭水泥澆裝面有進水跡象，15cm左右的沙子顏色略青，其他發白?，F場檢查發現，CT內屏蔽因套管中心導體飛出造成端頭一處灼燒痕跡，對CT外觀進行檢查，并對CT回路進行相關試驗，結果正常。對斷路器進行開蓋檢查，滅弧室內部完好，沒有異常，零表壓下仍承受住了全電壓重合沖擊。

b.部件或材料的實驗室分析：1月7日，將3342斷路器B相另一側瓷套（編號92024）委托西安西電高壓電瓷有限責任公司進行相關試驗，試驗標準按照套管最初的設計要求。

試驗項目與結論：

1.2 330kV海石灣變電站3361斷路器事故

1.2.1 故障過程描述：2012年1月30日14時10分16秒，3361斷路器A相本體故障，330千伏I母WMH-800、WMZ-41B母差保護動作，3311、3321、3331、3341、3351、3361斷路器三相跳閘，同時3985海蘭Ⅲ線CSL-101、CSL-102線路保護動作，3360A相斷路器跳閘（故障持續時間52ms）。3360斷路器重合閘裝置動作，開關重合成功。經過2960ms，3361斷路器A相本體再次發生故障（故障持續時間60ms），3985海蘭Ⅲ線CSL-101、CSL-102線路保護后加速動作，3360斷路器三相跳閘，同時330千伏I母WMH-800、WMZ-41B母差保護再次動作。又經651ms出現第三次故障（故障持續時間40ms），3360、3362斷路器間短引線I、II保護動作，3362斷路器跳閘，同時3985海蘭Ⅲ線CSL-101、CSL-102線路保護再次后加速動作。

1.2.2 3361斷路器基本情況：3361斷路器型為300-SFMT-500B，氣動彈簧機構，額定操作壓力1.5MPa，額定SF6壓力0.5MPa，額定電流3150A，額定短路開斷電流50kA，生產廠家西安三菱株式會社（現西安西電斷路器電氣有限公司），出廠日期1998年1月，投運日期1998年10月18日。其中，斷路器瓷套為南京電瓷廠產品，出廠日期1996年。斷路器最近3次的檢修試驗分別是2005年、2008年常規預試，數據合格；2011年3月2日，微水試驗檢測，合格。

1.2.3 3361斷路器現場檢查結果：

a.外觀檢查情況：3361斷路器A相母線側套管（A1）從其下法蘭根部斷裂后，飛至33611隔離斷路器A相母線側0.1米處，斷路器套管完全破裂。對3361斷路器進行開蓋檢查，A1側套管升高座內部有弧光噴射痕跡。

A2側套管內部升高座底部有2處明顯的放電點，合閘電阻從端部向中部約11片表面發黑，需進一步試驗檢查，驗證性能。

對3360斷路器進行開蓋檢查，發現A2套管（II母側）套管導電桿靜觸座及升高座內部有明顯放電痕跡。

b.試驗檢查情況：3361斷路器斷口絕緣電阻、3361CT二次繞組絕緣電阻試驗合格，3360斷路器斷口絕緣電阻、3360CT二次繞組絕緣電阻結果正常。3360斷路器A、B、C三相微水測試正常，3361斷路器B、C兩相微水測試正常。3360斷路器A相SF6分解物組分分析，H2S數據異常，B、C相數據正常，3362斷路器A相數據正常，3361斷路器B、C兩相數據正常。

c.損失情況：2012年1月30日14時40分，3361斷路器熱備用轉冷備用。15時49分，330kV I母線熱備用轉運行。因3876海蘭一線繼續運行中，對外未造成負荷損失。

2 故障原因分析

2.1 330kV桃曲變電站3342斷路器事故原因分析：從現場對故障斷路器檢查情況和套管試驗來看：滅弧室內部無異常，無放電痕跡，可排除由于設備絕緣故障致使氣室壓力增高，進而造成套管斷裂的可能性；本試驗套管與故障套管為同一批次產品，而且運行條件相同。通過返廠后的驗證試驗結論來看，本試驗套管滿足生產時的設計要求，但不能滿足目前設計要求。根據現場檢查及驗證試驗結果，初步判斷本次故障為個性問題；通過對故障套管斷面的查看，可以發現套管與外部法蘭之間的水泥夾層上有進水痕跡。表明水泥夾層上表面防水層沒有起到防水作用，致使水分進入到水泥夾層。受到環境因素影響水分結冰后對套管內壁產生擠壓，是造成此次套管斷裂的直接原因。

2.2 330kV海石灣變電站3361斷路器事故原因分析：初步分析套管斷裂原因為套管法蘭與瓷套之間填充水泥因受潮及溫度變化膨脹，產生不均勻應力，擠壓瓷套根部造成瓷套根部薄弱處損傷，并在斷路器內部壓力情況下斷裂飛出；3361斷路器A1套管斷裂后，SF6氣體泄露，絕緣強度下降，A2套管靜觸座與罐壁間絕緣擊穿，造成第二次故障。

3 結論

上述兩起事故雖然發生在不同的變電站，卻有著相同的原因，那就是斷路器套管法蘭與瓷套之間由于安裝時對法蘭根部采取的防水措施不利或者法蘭根部防水措施年久失效間進水，至使水分進入到水泥夾層，受到環境因素影響水分結冰后對套管內壁產生擠壓，進而導致套管斷裂事故的發生，由此可以看出，做好套管防水措施對于變壓器斷路器等設備安全運行有著十分重要的意義。針對這個問題，結合現場運行檢修經驗，提出以下兩點合理化建議：加強設備安裝過程中的質量工藝管控，確保設備投運前套管基座法蘭面所做的防水措施良好，為投運后安全穩定運行奠定堅實的基礎；對防水膠失效的原因進一步研究，確定防水膠在復雜自然環境下的使用壽命，運行人員應定期檢查防水膠是否開裂、脫落，根據現場安全距離，選擇設備帶電或者停電檢修時對法蘭面防水膠進行復涂抹，最終通過防水技術上的改進和運行人員責任心的提高，避免類似事故的發生。

參考文獻

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