110kV玻璃鋼干式套管末屏絕緣電阻低的原因分析及防范措施

摘要：針對兩支110kV玻璃鋼干式套管交接驗收時出現末屏絕緣電阻低的現象做了分析，查找了故障原因，并提出了防范措施。

關鍵詞：變壓器;絕緣電阻;電容;介損

1.引言

玻璃鋼干式套管是近幾年國內套管廠家進行參考國際上同類產品技術、研究開發的一種電容式新產品。該產品具有結構緊湊、無油、無需維修保養、無燃燒及爆炸的危險等優點。由于此類套管在國內發展及使用的時間較短，設計及加工制造工藝方面還存在一些需要完善的細節，發生一些質量問題在所難免。對發生的質量問題進行研究，查找問題的根源，持續改進則是盡快掌握此項技術必不可少的一步。

筆者經過較長時間的跟蹤發現，該類套管在交接驗收時末屏電阻偏低是一類比較典型的不合格問題，其中可能存在系統性原因。為此，筆者對其中兩支做了深入調查研究，查清了其內在原因。下面筆者對這兩支110kV玻璃鋼干式套管在交接驗收時末屏電阻低的問題進行分析解讀。

2.故障簡介

在現場變壓器交接驗收過程中發現的這兩支有問題的套管的情況是：套管型號：FBRL110/1250，出廠編號：51、52，試驗時，套管末屏絕緣電阻分別為1MΩ、5 MΩ，不符合電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準（GB50150-2006）的規定，即采用2500V兆歐表測量絕緣電阻：絕緣電阻值應不低于1000MΩ。

3.故障分析

鑒于套管出現的質量問題，初步分析為套管法蘭同末屏電容擊穿或套管末屏塞座存在問題，將對末屏塞座進行檢查測量，先排除塞座故障造成的絕緣電阻低的問題，如未發現問題將對故障套管進行耐壓試驗，通過高電壓對故障點的作用使問題根以查找，但現場不易操作。為徹底查找原因，經與套管生產廠進行溝通，決定返廠檢查，找到造成現場套管末屏電阻低的原因。

3.1返廠后測量末屏對法蘭的絕緣電阻確認故障狀態（見表1）。

3.2 針對編號51的套管進行的試驗

3.2.1 將套管末屏塞對法蘭施加電壓2.25kV，1分鐘。

3.2.2 使用2500V兆歐表進行測量，末屏對法蘭絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.3 將末屏塞座從套管法蘭盤上拆開并離開一定距離，用2500V兆歐表進行測量：末屏對法蘭的絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.4 然后拆掉末屏塞座，用2500V兆歐表進行測量：末屏引線對法蘭的絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.5 單獨對套管末屏塞座用2500V兆歐表進行絕緣電阻測量，絕緣電阻無窮大。以上試驗證明：此套管的末屏絕緣電阻低與末屏塞座無關。

3.2.6 用萬用表測量未使用過的末屏塞座，旋緊后即接通。塞座結構是可靠的。

3.2.7 對該套管進行雷電沖擊試驗，之后測末屏絕緣電阻、套管介損和電容，結果見表2。

根據沖擊試驗前后絕緣電阻、介損和電容測量結果，判斷套管主絕緣已擊穿。為排除套管可能是由高電壓造成的擊穿，而不是高電壓順著原來的薄弱點產生的擊穿，檢查人員決定采取解剖的方式查找故障點。

3.3 解體編號為51的套管。

首先對該套管法蘭盤進行對半切割，拆除末屏對面半邊金屬法蘭，發現在絕緣體上有一個黑點。使用2500V兆歐表測量此黑點對末屏接線：已連通，并伴有放電現象。測量另半邊金屬法蘭對末屏絕緣電阻：結果為無窮大。進一步切片檢查發現最外層電容屏處有爬電痕跡，說明此套管的故障點找到。

3.4解體編號為52的套管。

解體發現套管末屏對法蘭擊穿擊穿位置同52號套管。

以上兩只套管解剖后均發現最外層電容屏絕緣層存在薄厚不均勻的現象。

4.原因分析

通過對套管車間加工工序的了解及上述試驗、解剖情況，經分析判斷：套管末屏絕緣電阻低是以下原因造成的：

環氧玻璃絕緣芯體在纏繞時，由于內層鋁管長，本身鋁管受重力的作用中部就出現下垂的問題，繞制時大量的樹脂加玻璃纖維使鋁管在中部受力較大，產生更嚴重的變形。樹脂干燥后因中部芯體下沉形成永久變形，在車床上加工因芯體不同心造成末屏到外層的絕緣會出現薄厚不均勻的情況，局部絕緣厚度無法滿足電氣強度的要求。紙絕緣電容套管在繞制絕緣芯體過程中鋁管也存在芯體變形的問題，絕緣紙厚度是無法改變的，所以不存在上述問題。但環氧玻璃絕緣芯體在造制過程中變形的芯體造成拉力不同，絕緣樹脂在芯體的存留就出現薄厚不均勻的問題，這就是此兩類套管繞制芯體時的不同之處。

5.改進措施

為保證套管末屏對法蘭的絕緣能力，設計時考慮適當的增加絕緣裕度，如增加最外層的絕緣層厚度或增加電容屏的層數進行分壓等手段來保證最外層的絕緣強度要求。通過持續的跟蹤，套管制造廠已采用增加電容屏的層數進行分壓的措施，目前已收到良好的效果。

6.小結

變壓器套管的質量狀況直接關系到變壓器的安全及可靠運行，因此變壓器的套管生產單位一定要重視新產品套管的研發，嚴格控制生產中的各個重要的工藝環節，從不同角度關注產品的每一個細節，在生產中不斷完善設計和工藝要求，使新產品盡快完善，滿足變壓器的安全運行需求。

作者簡介：王福斌（1976-），男，河北保定人，保定天威保變電氣? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 股份有限公司質量保證部工程師，主要從事變壓器產品的檢驗技術工作。