摘要：文章结合案例首先分析套管异常情况及数据，进一步对套管解体、隐患分析及建议，对故障产生的原因进行了分析，提出了具体处理措施。
关键词：220kV；变压器；故障；措施
引言
某变压器套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱外部的出线装置，它是变压器的重要组件之一，同时也是变压器出现故障率较高的部位之一。套管故障不但会造成自身的损坏，而且一旦发生爆炸还会波及周围部件及整台变压器。近年来，运行中套管的故障率呈上升趋势，应高度重视对变压器套管的维护和管理，加强试验与监测，对于存在的隐患及时采取防范措施。下文中笔者在停电进行电气试验时，对油样进行色谱试验，发现了一起 220kV 变压器套管的潜伏性故障。
1 套管异常情况及数据分析
2017 年 4 月 27 日某发电厂对某变电站 1 号主变及套管停电进行预防性电气试验，该套管电气试验 tanδ 及电容量试验数据无异常。由于该发电厂曾发生过其他主变套管爆炸的先例，故在停电做电气试验的同时对套管油样进行色谱试验，发现该主变 220kV 侧套管 C 相油中溶解气体组分 C2H2含量高达 130.5μL/L，严重超过注意值，同批次化验其他套管数据均无异常。4 月 28 日复查，数据与 27 日数据差异性不大，确认试验结果无误，主变及套管色谱试验数据见表 1。由于套管的色谱检验要求是“必要时”，前次试验在 2008年，不清楚 C2H2何时出现，气体增长速率不具有参考意义，只能根据现有数据进行分析判断。以复测 1 号主变 220kV 侧套管 C 相油色谱试验数据为基础数据，应用改良的三比值法判断充油电气设备的故障类型，对应的三比值范围编码为（1、0、2），根据现行标准《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（GB/T7252-2001），编码为（1、0、2）时，故障类
型为“低能放电”。可能存在以下几种隐患情况：引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电。
为安全起见，对该隐患套管进行了更换，并对其进行解体分析，新更换套管投运前电气试验和油化验项目均合格。
表 1 1 号主变及套管色谱试验数据
2 套管解体、隐患分析及建议
2.1 套管解体情况
图1套管末屏测量装置
图2套管末屏测量端子焊接处
图3焊接处黄蜡管
对 1 号主变 220kV 侧套管 C 相进行解体，套管的主绝缘完好、电容芯绕制紧密，未发现电容芯子有下滑或移动现象。解体时发现套管末屏测量装置上的固定螺钉周边有明显的锈蚀痕迹（图 1）。在对测量端子解体过程中发现从电容芯子最外一层电容屏引出的绝缘导线和测量端子之间的焊接不牢，焊接部位发黑，有放电痕迹（图 2）。焊接处绝缘导线的黄腊管烧黑（图 3）。
2.2 套管隐患分析
综合以上情况，造成 1 号主变 220kV 侧 C 相套管中 C2H2组分超过注意值的原因有两种可能：（1）厂家焊接工艺控制不严，未使末屏与地可靠连接，运行中在末屏与地之间形成很高的悬浮电位，造成悬浮电位放电，使焊接部位周边发黑，使绝缘油裂解产生乙炔。（2）运行维护单位误拆套管末屏，使从电容芯子引出的导线和测量端子之间的焊接松动，造成末屏与地之间虚接，在套管内部出现悬浮电位放电。解体结果与 GB/T7252-2001 判断的低能量放电，隐患为引线对电位未固定的部件之间放电结果一致，与 DL/T722-2014 判断的电弧放电，存在的隐患情况不一致。有趣的是，若将电力行业标准故障类型判断方法中 C2H2/C2H4的编码对应的电弧放电和低能放电的编码 1 和 2 交换，则故障判断为低能量放电，隐患情况为电容末屏连接不良引起的火花放电与该案例解体对应。
变压器套管末屏接地方式可分为外置式和内置式，其中外置式末屏接地引出线穿过小瓷套通过接地金属连片或接地金属软线、接地金属连接装置等与接地部位底座金属相连。内置式末屏接地引出线穿过小瓷套通过引线柱引出，引线柱对地绝缘，引线柱外有 1 个带有弹簧装置的金属套，金属套与引出线柱紧密接触。运行时金属接地套受内部弹簧的压
力与套管内侧接地金属法兰相连，使得末屏可靠接地。其类型有顶针式、弹簧式、推拨式及螺旋帽式等结构。
该套管末屏是内置式末屏接地螺旋帽式，拧开接地帽会使套管末屏处于断开状态，正确的末屏打开方式见图 4。打开末屏接地帽后可直接用万用表测量末屏的测试端子对变压器外壳的电阻值，判断末屏是否处于断开状态。错误的末屏打开方式见图5，这种打开方式会损伤电容芯子引出的导线和测量端子之间的连接，形成悬浮电位放电，并使空气进入套管内，可能导致气泡放电。套管电气试验完毕后，禁止使用扳手旋紧接地帽，而应用手旋紧。
图 4 正确方式
图 5 错误方式
针对各种接地类型的末屏装置，在运行维护中需要注意以下事项。
（1）在对套管进行电气试验前，打开末屏接地时应注意，对于推拔式接地的末屏，应使用专用工具，卡住外铜套，使末屏处于断开状态。试验前可以用万用表测量末屏的测试端子对变压器外壳的电阻值，判断末屏是否处于断开状态。
（2）套管电气试验完毕后，恢复末屏接线时应注意。对于金属片接地的末屏，宜先上接地端螺帽，后上末屏端螺帽，并注意控制拧紧的力度，避免折断该金属片。对于推拔式接地的末屏，在末屏处于接地状态时，使用万用表测量末屏对变压器外壳的电阻值，确保末屏对地接触良好。
3注意事项
（1）电气试验不能及时发现套管电容末屏连接不良引起的放电故障。油中溶解气体组分试验虽然能及时发现该类型隐患，但由于套管的定期检验要求不够明确，一般不做预防性试验，应根据设备运行时间和状况适时增加套管油色谱分析试验。
（2）分析套管故障时发现，GB/T7252-2001 和DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》故障类型判断方法中 C2H2/C2H4的编码对应的电弧放电和低能放电不一致，GB/T7252-2001 中的编码 1 对应的低能放电，编码 2 对应的电弧放电，DL/T722-2014 中的编码对应值刚好相反。
（3）运维单位进行电气试验前，电气试验人员对变压器套管末屏接地方式进行了解，防止误拆套管末屏密封，损伤电容芯子引出的导线和测量端子之间的连接，形成悬浮电位放电。
（4）利用套管末屏接线法测量设备时，对末屏结构应充分了解，不能破坏末屏接地结构，如不清楚时可请厂家工作人员协助进行。
4 结束语
电气设备特别是超高压电气设备，油中乙炔含量是一项非常重要的指标，往往是设备存在高温过热或放电性故障的征兆，应慎重对待。由于绝缘油分解过程十分复杂，气体的含量与油种、固体绝缘材料，变压器结构、运行年限以及取样、误差分析等多种因素有关，所以有时难以利用单一的分析诊断手段判断故障性质、故障部位，要求在实际工作中对遇到问题进行综合性分析，多种检测手段加以配合，如果条件允许的情况下最好能够对故障设备进行解体检查或者通过技术手段模拟出故障运行情况，从而彻底排除故障隐患，保证设备的安全稳定运行。
参考文献：
[1] GB/T7252-2001.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
[2] 刘宏亮，刘海峰，岳国良，等.220 kV 变压器油纸电容式套管乙炔超标分析[J].变压器，2011，5（48）：68-71.
[3] 钱旭耀.变压器油及相关故障诊断处理技术[M].北京：中国电力出版社，2006：50-58．
[4] 操敦奎.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社，2008：33-37．
论文作者:付雪波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：套管论文; 变压器论文; 故障论文; 隐患论文; 电位论文; 测量论文; 引线论文; 《电力设备》2018年第8期论文;