主变高压套管故障原因与分析.doc

一起主变高压套管末屏测量端子故障处理及原因分析

王汉杰
（宁夏银仪电力设备检修安装有限公司，银川市 750011）
摘 要：油纸电容式变压器套管末屏测量端子密封垫烧损，针对此缺陷，现场进行了处理及各项试验，对原因及预防措施给出自己的分析和建议，并提出采用在线监测手段提高电容式套管绝缘监督的成效
关键词：高压套管末屏测量端子；处理；分析；措施
引 言
油纸电容式变压器套管，其主要由油枕、磁套、法兰及电容芯子连接组成。磁套是外绝缘和保护芯子的密闭容器，电容芯子是套管的主绝缘。电容芯子能够有效的改善内部电场分布，提高绝缘材料利用率，主要由多个电容屏串联组成。电容屏数目越多，绝缘中电场分布越均匀，220KV一般为11－12个，接近高压导电部分的第一个屏为零屏，与一次导电部分相联，最外一层屏为末屏，通常高压电容式套管设有测量端子，用小磁套从末屏（电容芯子最外层电极）引出，运行时接地。通过末屏测量端子可以测量电容屏的电容和介质损耗，从而判断电容屏的绝缘状况，掌握绝缘性能，通过末屏能够有效的发现主、末屏绝缘老化及受潮，绝缘油劣化，电容屏间开路或短路等缺陷，但运行中末屏如果开路，末屏将形成高电压，造成局部放电，极易损坏设备。
事故回顾
2008年3月28日，某发电厂在对2号主变（SFP10-400000/330型，高压套管为：BRDLW3-363/1250-4型油纸电容式，穿缆式结构，2006年生产）开展预防性试验，在对2号主变高压套管试验时，当打开B相高压套管的末屏端盖时，发现其测量端子处向外漏油。无法进行试验且不能再投入运行，必须对套管进行处理。如右图 图一：末屏测量端子缺陷
事故处理及分析
经现场确认B相套管末屏测量端子密封垫已被烧坏，导致套管内部的绝缘油漏出。由于绝缘油从末屏测量端子大量漏出，无法测量套管的电容量及介损值。对其绝缘油取样化验，油色谱分析各组分含量如下表：
数据单位：μL / L
相 位
分析项目
A相
B相
C相
氢H2
甲烷CH4
乙烷C2H6
乙烯C2H4
乙炔C2H2
一氧化碳CO
二氧化碳CO2
24.67
2.07
0.32
0.44
0.00
258.65
696.44
404.47
161.08
32.29
470.70
389.99
332.57
767.29
7.39
3.51
0.54
1.39
0.81
184.15
631.04
总烃∑CH
2.83
1054.06
6.25
从油中溶解气体的色谱分析结果看出B相高压套管乙炔（C2H2）含量值达到：389.99ppm，氢气（H2）含量：404.47ppm，严重超标。确定B相高压套管确有电性故障，并且故障点的温度较高。将套管吊下置于水平位置，为防止套管内的绝缘油喷出必须将末屏朝上，打开末屏测量引出端子，发现测量端子的引出线已经严重烧焦，密封垫也已烧损。从而引起套管绝缘油漏出。处理方法：更换新的套管末屏测量端子，处理好密封。回装并对变压器滤油，各项试验项目及数据如下
1、 直阻测量：
RA0=212.5mΩ RB0=213.3mΩ RC0=213.0mΩ ｋ=0.38%
（满足互差ｋ<2%的标准，与原始数据进行对比没有明显的变化）
2、 B相高压套管绝缘电阻测量：
末屏对地：100000MΩ；
主屏对末屏：100000MΩ
（标准：主屏对地绝缘电阻>10000 MΩ,末屏对地绝缘电阻>1000 MΩ）
3、 B相高压套管介损测量：
套管：tgδ＝0.334％、Cx=443.97pF
末屏：tgδ＝0.515％、Cx=1.450nF
(套管名牌电容量为460 pF，测量结果与出厂值差别为-3.4%，符合预规要求。使用仪器：M8000I介损测试仪、JYD40变压器直阻测试仪、3121、3122型摇表)
4、 高压介损测量
以下是高压套管高电压下介损及电容量试验数据
设备名称 型 号
施 加
电 压
A相
B相
C相
Cx/pF
tgδ/%
Cx/pF
tgδ/%
Cx/pF
tgδ/%
BRDLW3-
363/12504
10KV
21KV
30KV
40KV
50KV
59KV
69KV
78KV
88KV
98KV
109KV
119KV
127KV
446.0
446.0
446.1
446.2
446.4
446.7
446.8
446.8
446.9
446.9
446.9
446.9
447.0
0.528
0.532
0.552
0.565
0.580
0.581
0.589
0.595
0.604
0.610
0.613
0.621
0.625
447.3
447.4
447.5
447.6
447.7
448.1
448.1
448.2
448.2
448.3
448.3
448.3
448.3
0.460
0.475
0.497
0.512
0.523
0.528
0.532
0.539
0.552
0.562
0.572
0.575
0.579
448.4
445.6
445.7
445.8
445.9
446.2
446.3
446.3
446.3
446.4
446.4
446.5
446.5
0.416
0.515
0.518
0.527
0.535
0.535
0.540
0.557
0.587
0.560
0.622
0.635
0.644
标准电容/介损增量
460.0
0.097
460.0
0.119
459.0
0.228
对设备施加高电压（10KV-Um/√3）测量介损，能够有效的发现和考验设备的绝缘缺陷，模拟运行电压下测量设备的介损值，但对试验设备要求较高，并且要排除现场可能的干扰，特别需要注意的是导线的距离和分布。从以上数据可以看出B相的介损值增量没有超过±5%，表明B相套管的绝缘状况良好。
原因分析：由于套管制造工艺以及套管试验中由于对末屏的操作不当导致套管末屏接地小套管导电杆的复位弹簧没有完全复位，使套管带电运行中末屏接地不可靠，造成低能量局部放电，经过较长时间发展，产生高温烧蚀了末屏测量端子的橡胶密封垫，使套管内部的绝缘油溢出。并且故障缺陷在不断扩大，破坏套管内部电容分布。
防范措施：做好预防措施，掌握套管运行状态，重点从以下几方面防范
1、 试验工作结束后做好注意对末屏进行检查，保证其可靠接地；
2、 检修试验结束，带电运行后，注意对套管本体及末屏红外成像，检查有无发热点；
3、 条件允许的情况下，定期对套管绝缘油进行油色谱分析，能够发现早期绝缘缺陷；
4、 定期认真开展预防性试验。
结束语
从以上事故可以看出，高压设备的绝缘技术监督工作不容忽视，应该引起相关负责人员的高度重视，尤其要做好预防性试验工作。
实现高压电气绝缘设备的绝缘状况连续集中自动监测，是高压电气设备绝缘监测的方向，是保证高压电气设备绝缘安全运行的一个重要而有效的措施。对电容型设备进行绝缘在线监测，其绝缘检测参数的选择是非常重要的。介损tgδ、电容量C和泄漏电流I是对设备绝缘缺陷反映较灵敏的测量参数。其中tgδ是反映电容型设备绝缘状况的典型参数，因此，电容型设备的在线检测方法主要是指tgδ的在线检测方法。
为了对套管绝缘进行时时监测，根据引入的带电测试信号实现集中、连续和自动监测。做为电容型结构的绝缘，为满足在运行条件下进行带电测试，其末屏或测量端要由原来的直接接地改为经过断开点接地。可以在设备上进行，也可以将末屏或测量端用控制电缆引到配电室、控制室，并将进行带电测试的末屏引至同一配电屏上，如此就可在配电屏上进行带电测试。能够实现测量电容电流、介损tgδ、局部放电等，测量仪器可选用QS19型等相配套的高压电容电桥。主要特点是能在不停电的情况下对设备绝缘进行监测试验。
另外，试验人员在对电容式套管定期预防性试验时，要将末屏接地端打开，由于测量端子结构特殊，使用常规检修工具打开接地端容易损伤测量端子。且不能可靠的连接试验测量线，试验升压过程中，由于接线原因末屏测量端子处容易对地放电。频繁的对末屏测量端子操作试验夹线，对末屏的接地端造成损伤，造成套管隐性缺陷。因此，建议运用专用工具打开末屏接地端，再进行试验工作。 图二：打开末屏接地端的专用工具

参考文献：
【1】 李一星编著.电气试验基础.中国电力出版社.
【2】 何文林，叶自强编著.套管与绝缘子.中国电力出版社.
【3】 钟洪璧，高占帮，王正官，王世阁编著.电力变压器检修与试验手册. 中国电力出版社.
【4】 成永红编著.电力设备绝缘检测与诊断. 中国电力出版社.
【5】 文远芳编著.高电压技术. 华中科技大学出版社.