穿墻套管故障分析及解決措施

周榆曉，劉 璐，劉 旸，郭 鐵，王 帥

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006； 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司計(jì)量中心，遼寧 沈陽(yáng) 110015)

穿墻套管故障分析及解決措施

周榆曉1，劉 璐2，劉 旸1，郭 鐵1，王 帥1

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006； 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司計(jì)量中心，遼寧 沈陽(yáng) 110015)

文中介紹了穿墻套管概念和分類(lèi)，對(duì)運(yùn)行情況和故障情況進(jìn)行分析。針對(duì)目前存在的問(wèn)題，提出了切實(shí)有效的提升措施，進(jìn)而達(dá)到降低同類(lèi)事故的發(fā)生，為穿墻套管的制造、施工安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面積累經(jīng)驗(yàn)。

穿墻套管；故障分析；解決措施

1 穿墻套管簡(jiǎn)介

穿墻套管[1-2]是安裝在變電站配電室等建筑物墻體或屋頂上的套管，是連接戶(hù)內(nèi)和戶(hù)外電氣設(shè)備的一種高壓電器設(shè)備。目前電力系統(tǒng)變電站內(nèi)多為220 kV及以下電壓等級(jí)的套管，具體包括純瓷穿墻套管、樹(shù)脂玻璃鋼穿墻套管、充油穿墻套管。穿墻套管的實(shí)物圖和內(nèi)部示意圖如圖1和圖2所示。

各類(lèi)穿墻套管從技術(shù)成熟度、成本、適用范圍等方面進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較，見(jiàn)表1。

2 穿墻套管事故情況

目前引起穿墻套管故障及異常的主要原因有：進(jìn)水受潮、內(nèi)外套管連接法蘭過(guò)熱、接頭過(guò)熱、鳥(niǎo)害、污閃等。

a. 進(jìn)水受潮引起的異常

2016年5月28日，發(fā)現(xiàn)某35 kV穿墻套管有放電聲，初步判斷套管絕緣有問(wèn)題。5月29日，對(duì)穿墻套管進(jìn)行停電和解體工作。解體時(shí)發(fā)現(xiàn)穿墻套管內(nèi)部有積水，導(dǎo)電桿對(duì)端蓋放電，端蓋有大量黑色灼傷痕跡，造成穿墻套管交流耐壓試驗(yàn)不過(guò)關(guān)[3]，設(shè)備防水存在問(wèn)題，解體情況如圖3所示。

(a)純瓷穿墻套管

(b)樹(shù)脂玻璃鋼穿墻套管

(c)充油穿墻套管圖1 穿墻套管實(shí)物圖

(a) 純瓷穿墻套管

(b) 樹(shù)脂玻璃鋼穿墻套管

(c)充油穿墻套管圖2 穿墻套管內(nèi)部示意圖

圖3 解體情況

b. 內(nèi)外套管連接法蘭過(guò)熱

2016年8月22日，對(duì)某110 kV 變電站進(jìn)行紅外測(cè)溫。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變10 kV穿墻套管處紅外熱像異常，1號(hào)主變穿墻套管及紅外圖譜如圖4所示。熱點(diǎn)溫度達(dá)45.6 ℃，正常溫度32.3 ℃，環(huán)境溫度為30.5 ℃，相對(duì)溫差88.1%。依據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，該發(fā)熱為電流致熱型嚴(yán)重缺陷[4]。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，穿墻套管固定鋼板未開(kāi)縫，電流通過(guò)套管而在鋼板上形成交變閉合磁路，可產(chǎn)生渦流損耗，并使鋼板發(fā)熱。該損耗隨電流的增加而急劇增加，而鋼板過(guò)熱易使套管絕緣介質(zhì)老化而影響使用壽命。

表1 各類(lèi)穿墻套管的優(yōu)缺點(diǎn)比較

圖4 1號(hào)主變穿墻套管及紅外圖譜

c. 接頭過(guò)熱

2015 年2月27日14時(shí)，變電運(yùn)維班工作人員定期對(duì)某變電站進(jìn)行紅外檢測(cè)工作，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變10 kV側(cè)穿墻套管A相溫度在27.9 ℃，B、C相溫度在19.7 ℃，A相溫度較高。3月13日14時(shí)40分再次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變10 kV側(cè)穿墻套管A相55.4 ℃。 2017年3月15日，變電檢修班對(duì)發(fā)熱的套管檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)熱處放點(diǎn)痕跡嚴(yán)重，線夾接觸面有輕微過(guò)熱放電痕跡。所用連接處采用螺母直徑尺寸為10 mm，而母線排與線夾壓接孔尺寸為12.5 mm，尺寸不匹配是造成接頭過(guò)熱的原因,如圖5所示。

d. 由于鳥(niǎo)害引起的故障

2016年4月4日，某變電站1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，1號(hào)主變兩側(cè)斷路器跳閘。檢修人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變10 kV側(cè)穿墻套管A、B相有嚴(yán)重放電痕跡，兩相穿墻套管損壞嚴(yán)重，并在下方地面上發(fā)現(xiàn)有2只死喜鵲,喜鵲外表有明顯電擊灼傷痕跡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況和保護(hù)裝置動(dòng)作情況進(jìn)行分析，造成此次故障的原因?yàn)橄铲o誤入1號(hào)主變10 kV側(cè)A、B相穿墻套管之間，引起1號(hào)主變10 kV側(cè)穿墻套管A、B相相間短路，造成1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)故障跳閘，如圖6所示。

e. 由于污閃引起的故障

圖5 接頭發(fā)熱情況

圖6 現(xiàn)場(chǎng)事發(fā)圖片

2016年8月18日，某110 kV變電站1號(hào)主變高壓側(cè)穿墻套管A相傘裙閃絡(luò)，造成該站1號(hào)主變停電退出運(yùn)行。該變電站地處化工區(qū)，空氣中存在嚴(yán)重的化工污染，主變?yōu)榘霊?hù)外布置，穿墻套管需承受空氣中嚴(yán)重的化工污染，由于頂棚的存在而無(wú)法接受雨水的沖刷，長(zhǎng)時(shí)間后極易發(fā)生污閃，如圖7所示。

圖7 污穢情況

除上述5種主要原因，末屏接地不良、產(chǎn)品絕緣件質(zhì)量不良、安裝工藝不合格等也是造成穿墻套管發(fā)生故障的原因。

3 解決措施

為了提升穿墻套管設(shè)備的安全可靠性，從設(shè)備的問(wèn)題情況、運(yùn)維便利性、運(yùn)檢成本以及對(duì)電網(wǎng)的影響程度進(jìn)行分析，提出以下提升設(shè)備安全可靠性和運(yùn)維便利性的措施。

3.1安全提升措施

a. 應(yīng)采購(gòu)生產(chǎn)裝備先進(jìn)、技術(shù)研發(fā)能力過(guò)硬、服務(wù)質(zhì)量?jī)?yōu)異的產(chǎn)品，并具有相同電壓等級(jí)、相同結(jié)構(gòu)型式的運(yùn)行業(yè)績(jī)。

b. 加強(qiáng)設(shè)備制造的過(guò)程管控，建立隨機(jī)抽樣檢測(cè)機(jī)制，提升對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的掌控程度。

c. 生產(chǎn)廠家應(yīng)提高對(duì)瓷質(zhì)套管組部件、原材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)密封膠墊、螺栓等進(jìn)行抽檢工作。

d. 寒冷地區(qū)應(yīng)考慮采取防止屋檐結(jié)冰脫落對(duì)套管外表面破壞的措施。

e. 寒冷地區(qū)如需采用油浸電容型套管，應(yīng)對(duì)絕緣油和套管密封膠墊提出低溫下的性能要求。

f. 地震高發(fā)地區(qū)推薦膠浸紙復(fù)合套管，化學(xué)重腐蝕地區(qū)推薦采用瓷質(zhì)套管。

g. 對(duì)電容型套管的交接試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行審核，密切關(guān)注絕緣電阻、介損、電容量等試驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性，杜絕缺陷設(shè)備入網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)交接試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)妥善保存，作為原始資料以便日后對(duì)比分析。

h. 套管供應(yīng)商應(yīng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖，便于運(yùn)維單位培訓(xùn)、檢修及缺陷處理等。

i. 穿墻套管固定的隔板，應(yīng)在土建施工時(shí)做好防止渦流過(guò)熱的隔斷措施，防止法蘭過(guò)熱。

j. 對(duì)于穿越室內(nèi)和戶(hù)外的穿墻套管，應(yīng)在縫隙處涂抹玻璃膠密封；新裝純瓷穿墻套管的戶(hù)外部分應(yīng)有1%～1.5%的坡度，避免室內(nèi)進(jìn)水引發(fā)事故。

k. 穿墻套管連接的引流線應(yīng)采用軟連接，并在保證不發(fā)生引流線風(fēng)偏放電的前提下留有足夠的裕度，減小對(duì)套管接頭的拉力。

l. 對(duì)于電容型穿墻套管應(yīng)做好末屏的接地及其檢測(cè)工作。

m. 套管末屏接地裝置進(jìn)行試驗(yàn)和檢修時(shí)應(yīng)使用專(zhuān)用工具，嚴(yán)禁用鉗子、螺絲刀等硬物操作，避免損傷末屏接地連接及接地帽，防止試驗(yàn)和檢修期間操作不當(dāng)造成末屏開(kāi)路故障。

n. 對(duì)于220 kV及以上電壓等級(jí)油浸式電容型穿墻套管運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)在本體上加裝三維沖擊記錄儀，防止受震動(dòng)造成瓷套或電容屏受損。

3.2技術(shù)提升措施

a. 在配電室設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮空間裕度，增加66 kV及以上電壓等級(jí)穿墻套管的檢修平臺(tái)和爬梯，便于套管的檢修、更換和檢測(cè)。

b. 在設(shè)計(jì)和建設(shè)階段，應(yīng)考慮機(jī)器人巡視問(wèn)題，便于對(duì)穿墻套管的溫度和油位進(jìn)行監(jiān)視。

c. 規(guī)范、簡(jiǎn)化穿墻套管的型號(hào)和結(jié)構(gòu)型式，將各電壓等級(jí)套管型式和種類(lèi)簡(jiǎn)化為2～3種，減少備品儲(chǔ)備量與投資。

d. 新采購(gòu)35 kV及以上電壓等級(jí)的穿墻套管，應(yīng)采用硅橡膠穿墻套管，不宜采用油浸式瓷質(zhì)穿墻套管。

e. 10 kV及以下電壓等級(jí)應(yīng)選用20 kV的純瓷穿墻套管，減少運(yùn)維工作量。

f. 瓷質(zhì)絕緣套管應(yīng)按要求在出廠前噴涂PRTV等防污閃涂料。

g. 研究穿墻套管在線監(jiān)測(cè)裝置，提升變電站穿墻套管運(yùn)行智能化水平和可靠性。

h. 對(duì)運(yùn)行15年以上的穿墻套管，在例行試驗(yàn)時(shí)，需增加交流耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目，以加強(qiáng)對(duì)穿墻套管絕緣水平的監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電力系統(tǒng)中穿墻套管的運(yùn)行情況和故障情況進(jìn)行分析，針對(duì)目前存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)的安全措施和技術(shù)措施，為穿墻套管的設(shè)計(jì)單位、制造廠家、安裝單位、運(yùn)行維護(hù)單位等提供參考，降低穿墻套管事故的發(fā)生概率，保證電網(wǎng)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

[1] 黃道華, 李奕宏, 蘇東青.變電站穿墻套管滲水問(wèn)題分析及處理[J].電世界,2011,66(3):26-27.

[2] 李 克.220 kV穿墻套管末屏燒損的原因分析及故障處理[J].電力設(shè)備,2005,4(7):63-65.

[3] 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程:DLT 596—2005[S].

[4] 帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范:DLT 664—2008[S].

Fault Analysis and Solving Measures of Wall Bushing

ZHOU Yuxiao1，LIU Lu2，LIU Yang1，GUO Tie1，WANG Shuai1

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China； 2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Metering Center，Shenyang,Liaoning 110015，China)

This paper classifies the wall bushings and analyses their operation situations and breakdowns. In view of the existing problems, this paper puts forward some practical and effective improvements to reduce the probability of similar breakdowns. Furthermore, valuable experience is gained in manufacture, construction, installation and operational maintenance for wall bushings.

wall bushing；fault anllysis; solving measures

TM216+.5

A

1004-7913(2017)09-0043-04

周榆曉(1988)，男，碩士，助理工程師，從事高電壓技術(shù)工作。

2017-05-26)