一起電容型變壓器套管介損試驗異常分析

馬思哲 劉興濤

摘 要：變壓器套管是變壓器載流元件之一，也是變壓器箱外的主要絕緣裝置，電容型套管主要應用在110kV及以上電壓等級的變壓器。套管的介質損耗及電容量測量是判斷套管絕緣狀況的一項重要手段，本文主要以某500kV變電站500kV主變套管試驗異常為例，進行試驗數(shù)據(jù)分析，提出幾點預防措施。

關鍵詞：電容型套管;介質損耗與電容量試驗;異常分析;預防措施

引言

變壓器套管是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對地絕緣，而且擔負著固定引線的作用，在變壓器運行中，長期通過負載電流，當變壓器外部發(fā)生短路時通過短路電流。在110kV及以上電力系統(tǒng)中廣泛使用的是電容型套管，其介質損耗和電容量試驗是運維過程及故障檢查中重要的項目和判斷依據(jù)，測量介質損耗可以靈敏的反應套管劣化受潮及某些局部缺陷，測量電容量可以發(fā)現(xiàn)套管電容芯層局部擊穿、嚴重漏油、末屏斷線及接觸不良等缺陷。本文通過實際工作中的案例進行試驗數(shù)據(jù)分析，提出幾點預防措施。

1 電容型套管的結構和作用

電容型套管主要由電容芯子、油枕、法蘭、上下瓷套組成，主絕緣為電容芯子，由同心電容串聯(lián)而成，封閉在上下瓷套、油枕、法蘭及底座組成的密封容器中，容器內(nèi)充有經(jīng)處理過的變壓器油，使內(nèi)部主絕緣成為油紙結構。套管主要組件間的接觸面襯以耐油橡膠墊圈，各組件通過設置在儲油柜中的一組強力彈簧所施加的中心壓緊力作用，使套管內(nèi)部處于全密封狀態(tài)。法蘭上設有放氣塞、取油裝置、測量套管介質損耗和局部放電的裝置。運行時測量裝置的外罩一定要罩上，保證末屏接地，嚴禁開路。

變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，同時起固定引出線的作用。在變壓器運行中，長期通過負載電流，當變壓器外部發(fā)生短路時通過短路電流。

2 介質損耗與電容量試驗方法

單獨套管試驗時，因套管帶有專供測量小套管（即末屏），這時使用正接法。套管出線端接電橋高壓引線，末屏接測量線。

現(xiàn)場運行的變壓器電容套管進行試驗時，因套管已牢固安裝于設備箱體，無法將套管與內(nèi)部繞組連接拆開，測量時需采取特殊接線。被試變壓器所測套管的線端應處于非接地狀態(tài)，與被測套管相連的所有繞組端子連同中性點應一起短路加壓接電橋高壓引線，被測套管的末屏接測量線，其他非被試繞組短路后接地。現(xiàn)場測量時若接線不正確（全部繞組開路）會對套管介損測量造成很大誤差，誤差大小與變壓器的容量、結構有關，主要是由于變壓器繞組的電感和空載損耗產(chǎn)生的。

3 試驗數(shù)據(jù)及異常故障分析

2021年4月，檢修試驗人員在對某500kV變電站500kV主變220kV高壓套管的電容量及介質損耗測試時，解開C相套管末屏時發(fā)現(xiàn)有漏油且形成油流，油中伴隨黑色碳化物質。經(jīng)檢查主變繞組及其他試驗正常，以下為中壓側C相套管的絕緣電阻、介損和電容量、油色譜試驗數(shù)據(jù)。

1.絕緣電阻（MΩ）

規(guī)程要求：

1）主絕緣的絕緣電阻值一般不應低于下列數(shù)值：110kV及以上：10000MΩ;35kV：5000MΩ。

2）末屏對地的絕緣電阻不應低于1000MΩ。

2.tgδ與電容量

規(guī)程要求：

1）20℃時的tanδ（%）值應不大于下表中數(shù)值：電壓等級220、500kV的套管≤0.8。

2）電容型套管的電容值與出廠值或上一次試驗值的差別超出±5%時，應查明原因。

3）當電容型套管末屏對地絕緣電阻小于 末屏對地絕緣電阻小于 末屏對地絕緣電阻小于 1000MΩ時，應測量末屏對地 tanδ，其值不大于2%。

3.套管絕緣油色譜分析 （μL/L）

規(guī)程要求：運行中油中溶解氣體組份含量（μL/L）超過下列任一值時應引起注意，停電檢查：H2：500 總烴：150 C2H2：1（500kV），2（220kV及以下）。

從以上數(shù)據(jù)可以看出：C相套管的絕緣電阻值符合規(guī)程要求，和上次試驗的數(shù)據(jù)對比相差很大，絕緣有明顯下降;其介損和電容量值符合規(guī)程要求，與上次試驗數(shù)據(jù)對比介損明顯增加，增量為51.2%，電容量偏差也明顯增大，且末屏介損值是規(guī)程要求值的3.33倍，明顯異常;其絕緣油色譜分析結果中H2是規(guī)程要求值的2.95倍，總烴是規(guī)程要求值的15.3倍，C2H2是規(guī)程要求值的607.62倍，與A、B相套管數(shù)據(jù)橫向對比差別很大，數(shù)據(jù)遠遠超標。

經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)原因為：故障套管末屏接地套與末屏座接觸不緊，套管末屏不能可靠接地，導致引線柱處在運行中存在懸浮電位間歇性對地放電，導致末屏內(nèi)部絕緣件被燒蝕從而破壞其密封性，最終致使套管油漏出，同時燒蝕產(chǎn)生黑色碳化物附著于末屏引線柱處。

針對套管日常維護檢修提出以下幾點預防措施：

（1）每次檢修試驗后恢復末屏端蓋前，用萬用表歐姆檔測量末屏心柱與基座是否接觸良好，避免套管末屏接觸不良誘發(fā)故障。

（2）在巡視設備時重點檢查套管末屏是否出現(xiàn)滲漏油，在開展變壓器紅外測溫時，應加強末屏位置的測溫，發(fā)現(xiàn)異常應及時處理。

（3）使用帶有壓緊彈簧的輔助接地帽，增加末屏接地點，避免末屏接地不良。

（4）對于有測試條件的變壓器套管同時應加強介損和電容量的帶電測試。

4結束語

通過以上分析可以看出電容型變壓器套管在運行中進行介損及電容量試驗是十分重要的，分析數(shù)據(jù)時不能單一把規(guī)程要求作為判斷標準，應注重觀察其發(fā)展趨勢，并結合絕緣電阻、油色譜分析等試驗進一步確定故障，且電容型變壓器套管在運行中最重要的就是末屏要可靠接地。文中通過對一起由于電容型變壓器套管末屏接地不可靠引起的長期局部放電損壞的案例進行分析，對以后的運行維護提出指導性建議，對變電運檢人員在變壓器維護方面提供了有價值的參考，對提高變電設備運維水平有著一定的意義。

參考文獻：

[1]陳天翔、王寅仲、海世杰.電氣試驗第二版.中國電力出版社.2008