電力變壓器高壓套管末屏接地方式問題探討

王元平

摘要：近年來，隨著用電負荷逐年上升，高壓套管發生的故障也越來越多。高壓套管主要發生的故障有末屏接觸不良、介損超標、滲漏油、套管接觸過熱等。其中，末屏接觸不良是高壓套管發生故障的最主要原因。本文以110kV某變電站高壓側A相套管末屏裝置為例，闡述了變壓器套管預試中異常問題及分析方法，提出了電力變壓器高壓套管末屏故障處理措施。

關鍵詞：高壓套管;套管末屏

110kV及以上電力變壓器出線高壓套管多數采用油浸紙絕緣電容式套管，它是將變壓器內部的高壓引線引到油箱外部的出線裝置，既作為引線對地的絕緣，又起到固定引線的作用。因此，要求套管必須具有足夠的電氣強度和機械強度。各種事故表明，出線套管是變壓器絕緣的薄弱環節，一旦套管發生事故，就會危及變壓器的安全運行，嚴重的可能發生爆炸和引起火災。從變壓器高壓套管故障分析中看出，在高壓套管故障中，末屏接地不良通常是引發套管不正常運行的多發誘因的重點。

一、變壓器高壓套管問題的提出

在進行變壓器高壓套管例行試驗時，由于鋁質接地蓋安裝工藝存在不足，在轉動接地蓋過程中易發生卡澀或“沾粘”，導致接地蓋旋轉受阻乃至不能旋轉的現象時有發生，有時甚至因此而放棄本相套管末屏的測試。這樣既影響了例行試驗工作的順利進行，又影響了變壓器高壓套管測試數據的連續性和完整性，對以后該設備狀態檢修周期的確定和設備絕緣狀況分析、判斷缺少數據支持，進而會影響專業人員對設備絕緣狀況的綜合分析和判斷力， 是因現在絕大部分高壓套管末屏接地蓋和底座是鋁材質制成的。鋁材質存在熔點低、材質軟、易發澀及易“沾粘”等缺點。變壓器套管在安裝時，廠家沒注意在接地蓋和底座的內外螺紋間適量涂抹潤滑油脂，使螺紋間缺少了所需的保護油膜，失去了對鋁材質螺紋聯接的保護措施。變壓器運行后，當例行試驗工作需將接地蓋取下或旋緊時，內外螺紋間將產生一定的擠壓力和摩擦力，正是這種擠壓力和摩擦力使鋁材質越加發澀、發熱并產生線性熱膨脹，此時繼續旋轉末屏接地蓋先是手感發澀且用力漸大，后是旋轉角越發變小，隨著處理時間的延長和左右旋轉用力的繼續加大， 進一步增大了內外螺紋間的擠壓力和摩擦力，末屏接地蓋與底座螺紋的聯接已發生局部“沾粘”。因此向有關變壓器廠家建議，使用鋁材質制作變壓器套管末屏接地裝置，在出廠前安裝時應在接地蓋的螺紋上應適量涂抹潤滑油脂，避免出現鋁材質易“沾粘”現象。末屏接地裝置也可以考慮采用黃銅或不銹鋼材料制作，可以達到較好的使用效果。在實際運行中還會經常出現由于套管末屏接地裝置接地不良，造成套管末屏損壞現象時有發生。

二、油浸紙電容式高壓套管末屏的結構

油浸紙絕緣電容式套管由油枕、上瓷套、下瓷套、電容芯子、法蘭、法蘭圓筒和均壓球等組成的。套管絕緣由內絕緣和外絕緣構成。外絕緣指套管的外絕緣瓷套，內絕緣指電容芯子。外絕緣瓷套還同時作為裝變壓器油的容器，優質的變壓器油充于瓷套和電容芯子之間。內絕緣層以電容芯子中的導電管中心線為軸心，內部同心放置鋁箔。由于電容紙的纖維在油中起屏障作用，而且經過真空處理，油又填充了紙中的氣隙，所以這種絕緣電氣強度非常高。套管電容芯子的最外屏即為所說的末屏，由于它的對地電容與套管的主電容相比較小，所以說它也是高壓套管與外部連接的最薄弱環節。為防止末屏接地不良而導致出現懸浮電位而發生放電，運行時末屏必須經過接地裝置可靠接地。對于常接地結構接地方式的末屏，試驗時應先將護蓋套打開，然后將接地套壓下，取一金屬銷插入引線柱的Φ4小孔中，再松開壓下的接地套，接地套在彈簧作用下回彈直至金屬銷位置。此時引線柱和接地法蘭斷開，末屏引線柱不接地，這時可對引線柱連接測試線進行試驗。這種接地方式的優點是能夠自動接地，避免工作人員疏忽造成末屏未接地。缺點是彈簧力減少時或接地套與引線柱間有卡澀時，接地套不能隨彈簧完全彈出，造成末屏不能可靠接地。

三、高壓套管末屏異常現場分析及處理

該套管末屏采用常接地結構接地方式。正常情況下試驗人員可徒手用力即可把護套蓋旋轉擰開，斷開其與接地法蘭的連接面，露出接地套和引線柱。而當時試驗現場工作人員即使采用大力鉗強行退出也無法轉動護套蓋，后來上報缺陷，申請檢修處理。檢修人員經過現場研究討論初步確定護套蓋不能正常開啟的原因可能是由于安裝時擰入位置不正造成螺紋滑牙亂扣現象，致蓋子無法擰開。檢修工作人員用加長型管子鉗強行將套管末屏護套蓋打開。通過對拆下的護套蓋和接地套內部檢查，發現護套蓋內部有大量的氧化物，存在火花放電痕跡;接地套里面和表面有大量的綠銅氧化物，已經有嚴重的氧化腐蝕現象。現場用搖表測量末屏的絕緣電阻值為3MΩ，現場用細砂紙對接地套上附著的綠銅氧化層進行充分打磨處理，但是由于氧化嚴重，無法將接地套與引線柱分開，因此沒有進行套管介損及電容量試驗。通過初步分析判斷導致本次110kV高壓套管末屏異常缺陷的原因可能有：①末屏護套蓋在安裝過程中擰入時，稍有位置不正極易造成螺紋滑牙亂扣現象，蓋子沒有完全擰入，導致蓋子與末屏之間的密封破壞，長時間運行進水受潮造成套管末屏接地套氧化，造成接地不良。②正常情況下末屏接地套和引線柱與接地法蘭應該是可靠連接并接地，但由于彈簧材質、制造工藝或檢修試驗中反復操作等外界因素使壓力彈簧狀態疲勞導致其壓力不足、接地套與接地法蘭接觸不良、接地套與引出線接觸面粗糙配合不良等均可能引起末屏接地不良造成的放電缺陷。鑒于放電部位處于末屏裝置引出線末端，沒有波及到變壓器主套管內部絕緣，拆卸時臟油在末屏裝置基座內，所以不存在臟油進入主套管內的可能性。變壓器廠家專業人員建議更換成套末屏裝置。若檢修后試驗數據符合標準要求，即可投入運行。更換新的末屏裝置后，確保末屏壓力彈簧狀態良好其壓力足夠、接地套與接地法蘭接觸良好、接地套與引出線接觸面配合良好且動作靈活。對末屏套管進行試驗，各參數符合標準要求，試驗結束末屏接地套恢復原有狀態后用萬用表檢查，末屏接地良好才蓋好護套蓋。利用停電機會，檢查末屏接地情況。對通過外部金屬連片或接地金屬軟線接地的末屏，保證連接片或連接線沒有斷線且接地良好;對通過接地蓋、接地帽接地的末屏要測量末屏接地引出的尺寸和接地蓋帽內的深度，看能否保證可靠接觸;對常接地結構接地的末屏，要保證末屏壓力彈簧狀態良好且壓力足夠、接地套與接地法蘭接觸良好、接地套與引出線接觸面配合良好且動作靈活，并用萬用表進行測量，以確保末屏接地良好，防止末屏接地不良造成運行中產生懸浮電位而發生放電。

結語

隨著電力負荷的增加，高壓大容量變壓器的輸入量迅速增加。只有準確理解和掌握各種端屏接地原理、結構和操作注意事項，才能正確判斷高壓套管端屏接地故障的原因和類型，及時發現問題并采取相應措施，最大限度地減少變壓器高壓套管端子屏接地故障，確保變壓器安全穩定運行。

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