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　　變壓器用電容型套管故障簡析凌愍中國電力科學研究院，北京185摘套管是定壓器的重要組件，對保證變壓器的可靠供電和安全運行至關重要。在變壓，的事故和障礙跣計中，與套管相關的事故和障礙也占相當的比例，并且隨著電壓等級的提高，所占比例不斷，加。由于套管故障引起的事故，其原因多種多樣，需盡可能對定范圍內的同類事故進行統計分析，找出規律。本文針對變壓器上大量使用的油漫電容式套管發生的故，實例，進行簡要的歸納分析，并提出些建議，可作為相關部門采取改進措施的，考。

　　中明分類號們16，前言套管是變壓器電抗器的重要組件。它起著將繞組引出線引出油箱，并連接到電網的作用。其相關器的可靠供電和安全運行至關重要。據中國電力科學研究院對，及以上變壓器年19901999年的事故統計分析可知，與套管相關的事故約占變壓器總事故臺次的6.3，占總障礙臺次約。需要特別引起注意的是，隨著電壓等級的提高，套管事故所占比例不斷增加。據資料1統計，自20世紀80年代國內500變壓器投運至2002年底的不完全統計，先后發生因套管及相關部位引起的事故23臺次，存在障礙25臺次，占同期總的變壓器事故和障礙臺次的36和12.4.可，套管故障對電力系統安全運行的威脅。

　　套管故障引起的事故，其原因是多種多樣的。實際上受多方面條件的限制，很難把每次事故的原因搞，楚，有時交了學費，收效卻很小。盡可能對定范圍內的同類事故進行統計分析，找出定規律，可以彌補定損失。本文將根據上述資料，針對變壓器上大量使用的油浸電容式套管發生的故障實例，進行簡要的歸納分析，供相關部門采取改進措施時參考。

　　1油浸電容式套管結構簡介和故，類型1.1結構簡介電容式套管具有內外絕緣部分內絕緣為圓柱形電容芯，是由電纜紙和多層鋁箔極板卷制而成，從儻近導管的零屏到外部的末屏，隨著直徑增大，長度逐漸縮短，使每兩層鋁箔之間的電容大體相同，由此控制軸向和徑向電場，均勻端部場強。外絕緣為瓷套，瓷套的中部有供安裝用的金屬連接套筒也稱法蘭，頭部有供油量變化的油枕，法蘭以下的下瓷套伸人變壓器油箱內，也是內絕緣的容器，使瓷套內絕緣實現全封閉。

　　套管經總裝密封后，抽真空注人變壓器油。套管中的油與變壓器本體內的油是不相通的套管軸向結構外，為運行維護需要，在油枕上有油面指器，套筒上裝有分壓抽頭和末屏用來測量電容芯的絕緣接地小套管，還有取油樣和注油孔等。為屏蔽尖端的高電場，套管的上下端均裝有均壓罩球。

　　按套管的通流導體結構不同，可分為穿纜式和導桿式種。對穿纜式套管，繞組的引出線從套管底部穿人，直延伸到套管頭部，用帶有紋的導電頭旋到導電座上俗稱將軍帽。導桿式套管，繞組引出線是在油箱內部用，栓與套管的導桿連接連接方式有不同，導桿直接載流。

　　套管安裝在變壓器上，為了調節套管的安裝位置和裝設電流互感器的需要，配有升座。安裝時，引線的絕緣錐應進入套管下部的均壓球；用成型絕緣件在變壓器運行中，有不少故障出現在這連接部位，雖不屬套管本身部件，但其故障直接牽涉套管，因此將其歸在套管故障中分析。

　　1.2故，性質及類型在1中簡單介紹故障分類情況。

　　序號性質部位故障形式說明絕緣性能瓷套及法蘭，污閃雨閃上瓷套；滲漏；法蘭與箱蓋結合處電場不均，發生電，外部滲漏油般可發現，但也同時存在向內滲水，不易發覺電容芯局部放電；碟升；電容量變化；套管油色譜超標故障發展可導致瓷套爆炸末屏及引出套管，引線斷開或連接接觸不良，也有多余引線外露等引起放電；套管油色譜超標；小套管漏油設備附近有時可聽到放電聲，接地不良的故障發展可導致套管爆炸端部密封，上端部密封不嚴，進水受潮；下端密封不嚴，向油箱內漏油從將軍帽處進水，是變壓器絕緣受潮的個重要原因下部均壓球及引線錐等相關絕緣，固定不牢，螺絲松動絕緣有裂紋等電位連接折斷等引起放電；對地絕緣距離不夠過電壓或運行電壓下擊穿；變壓器本體油色譜超標除制造質1外，安裝時遺留的缺陷居多導電性能上下端部連接，引線頭上定位螺母裝反，無法與導電頭壓緊，接觸電阻大，接頭過熱；接頭的接觸面臟污或有氧化膜，接觸不良用紅外熱像儀可發現導電頭與引線接頭導電頭處用錫焊與穿纜固定，頭部發熱引起焊錫熔化，穿纜脫落般都改為銀焊導管與穿纜引線穿過銅導管的引線未包絕緣或包的白布帶脫落，引線與導管內壁或均壓球相碰，形成間路，在漏磁通作用下，流過與負載電流大小直接相關的環流，燒傷引線；變壓器油中色譜超標在似碰非碰時，會形成火花放電大電流套管與低壓引線連接，未加保持壓緊力的碟形彈簧墊圈，運行中接觸電阻增加，發熱燒壞接頭；套管端部需與兩股以上導線相連，壓板未置放，使對導線壓緊力不夠；③變壓器油中色譜超標安裝過錯居多機械性能外部端子與引線拉力過大，影響密封造成滲漏油套管端子承受拉力不夠或外部引線無支撐瓷套機械應力作用振動或吊裝時碰撞，使瓷套或粘接處裂紋，斷裂特別是粘接段多的套管2典型故，分析2.1外瓷套閃絡根據變壓器安裝地區的污移等級，選擇套管及時清掃，可以減少污閃的概率。定條件下，氣象情況是影響閃絡的關鍵因素。為了防止在大霧大雨和暴雨等惡劣天氣情況下不發生閃絡，結合相關標準和運行經驗，對套管的外形和結構參數，需要不斷地研究和改進。500，變壓器共發生套管閃絡6次，均是在大雨或暴雨下發生的，其中有兩種情況1瓷套泄漏比距較小。如臺泄漏比距為1.7，的5001普通型套管，在大氣污染逐年加劇的情況下，在運行多年后的個雷陣雨天氣，發生貫穿性對地閃絡。套管均壓罩中部法蘭及瓷套部分傘裙留有明顯放電燒痕。也有套管閃絡是發生在下了場帶有大童黃土的雨后的第天，再次下雨時發生的。

　　2為了在有限的瓷套長度內盡量增大爬距而設計的種小而密的瓷裙，也稱密集形結構的瓷套。盡管能滿足相關標準和試驗要求，但已被公認易發生雨污閃。如葛洲壩的12號升壓變和任莊斗山2號聯絡變壓器，巧的是都發生在人相。

　　新選套管的瓷套，上述小而密的瓷裙已不再被采用，對于不同污穢地區，除按技術條件選擇瓷套參數外，對污穢較嚴重的，般都采用大小傘裙交錯為了防止大量已運行的套管發生污雨閃，較有效的方法是在瓷套上分段加裝直徑較大的具有良好憎水性的硅橡膠傘裙，用于隔斷傘裙面的水簾。

　　加裝增爬裙時，應注意界面的粘結質量。在投入運行段時間后，應注意是否有劣化現象產生。這是由于不同介質在交變電場作用下，電場強度的分布反比于介電常數，界面中含有氣隙，將發生游離。另外，硅橡膠屬有機聚物材料，相比無機材料的瓷件，容易在光熱氧和電等作用下老化。老化產生的氣體在粘接處形成空腔，使橡膠裙出現漏電痕，對防污閃更為不利，可能對瓷套引起損傷。對此需要積累經驗，應利用停電機會作檢2.2滲漏問銓1從滲漏情況看，類是油氣界面的滲漏，即內部油向外部大氣側滲漏并且外部含有水分的氣體或水滲漏入內部油中。另類是泄漏面的兩側均為油，由于套管下部密封不良，套管中油向本體中漏。此時，如其他密封良好，則套管內部產生負壓，有可能從密封的薄弱部位吸人潮氣，破壞密封。

　　故障套管下部滲漏油，會影響本體油的氣體分析結果。

　　不管是哪種滲漏，都會對套管內部絕緣產生危害。如滲漏嚴重，從套管內油氣界面的氣體游離開始，很容易發展為內絕緣擊穿，致使瓷套爆炸。如屬內絕緣緩慢受潮，則有可能在絕緣試驗時發現。如臺120MW220kV變壓器，因瓷套裂紋使套管受潮，測得啦=2.2而更換套管。

　　為了降低發生事故的概率，運行人員在巡視時，定要注意是否有滲漏油情況，并觀察套管油位是否正常。避免有的油位看不清，甚至是假油位。如臺120MVV220kV變壓器，在取套管油樣試驗后補油時，才發現套管直處于假油位狀態。因為該套管的安裝有定斜度，使油位計的下油孔不在油位計位。不少單位利用紅外熱成像儀發現過多支套管缺油的情況。

　　2油與大氣密封面的滲漏，除瓷套的裂縫和首端密封不良，以及取油注油塞末屏引出套管等處密封墊老化外，還有部分，漏處并不與套管內的油相連，而與本體油連通，即套管端部與引線連接相關的密封。如將軍帽處進水，在20世紀70年代成為繞組絕緣擊穿的個重要原因，隨后從結構上不斷改進，事故減少。由于多種原因，仍有不少類似由于套管密封墊老化，密封不嚴進水，引線及絕緣支架受潮，爬電引起擊穿的事故。特別是運行時間較長的變壓器，以0，套管居多。

　　還有套管升高座上1人引出小套管滲漏，由于放油后才能處理漏點，引起很大麻煩。至于1人接線盒進水，引起保護跳閘的情況也有發生，在此順便提及。

　　2.3套管內部絕緣故，對變壓器和電抗器而言，套管故障引起事故是危險的。因套管旦炸開，使變壓器油直接與大氣相通，在故障源的高溫作用和有氧氣助燃的情況下，油可能著火，而油枕正可向著火點提供燃料。

　　旦著火，往往容易波及變壓器內部絕緣，甚至整臺變壓器燒毀，爆炸碎片還可能殃及其他。

　　據統計，500kV變壓器和電抗器，因套管內部故障引起運行中的保護跳閘事故共臺次。其中有4臺曾著火，且均勻進口設備。19901999年內發生因套管故障引起著火的，2201變壓器共8臺，均為國產設備。著火后造成的損失與是否能及時撲滅有關。有的更換套管后可繼續投運，而有的變壓器徹底燒毀。

　　運行中變壓器的火災絕大部分是套管事故引起般在北方地區使用效果欠佳，而在不結凍水質好和設施維護良好的情況下，能起到較好的作用，因此可因地制宜采取措施。對從理論分析較為理想的充，滅火裝置，由于使用中很難保證不出現問無法試驗，且價格效益比也很不合算，般不被接受。使用較多的還是化學滅火器，噴水主要是隔斷火源，不至波及相鄰設備。

　　對電容型套管，電容芯的制造質量是關鍵。

　　如臺并聯電抗器上的套管，運行中重瓦斯動作跳閘，壓力釋放器動作噴油，500套管法蘭密封處熏黑并有油和碎紙噴出，下瓷套向下脫落350，均壓球損壞，高壓引出線裝置損壞。分析認為，制造時電容芯的卷制工藝不夠緊密，在運行過程中電容芯逐級下脫電場分布不均導致主絕緣擊穿。

　　又如換流變壓器上發生的兩次同類套管的瓷套爆炸事故，經剖析，不僅找到了電容芯中部的故障點，而且發現電容芯的絕緣設計的不合理如寬幅絕緣紙在同幅向對接，以及鋁箔有破裂絕緣紙有折疊卷人形成夾層等工藝問。

　　套管存在缺陷的情況不同，后果也不樣。有的很快或故障未能及時發現形成突發性故障；有的套管存在發展較緩的局部放電或過熱故障，通過測電容量及185和取油樣作分析，在形成事故前發現了問。

　　王石500主變和調變的500200066套管，屬典型的結構設計不合理，并且是通過色譜分析發現的。

　　穿纜導管與電容體零層導管分別由銅鋁制成，穿纜導管根部螺帽托起零層鋁導管，以保持等電位。

　　在溫度和電場作用下，因銅和鋁的膨脹系數不同，接觸面上形成氧化膜，兩導管間形成電位差，發生懸浮放電，油中氣體嚴重超標，該類套管還存在接地末屏采用彈簧壓緊結構，運行中的電磁振動造成接地瞬間開路，形成放電，也是油中可燃氣體嚴重超標的原因。

　　在設置備用套管后才逐更換完畢。

　　末屏接地不良造成放電性故障和套管油中，心含量升高的情況較多。這與套管制造廠采用的末屏接地裝置的結構有關，為了滿足絕緣試驗的需要，該接地點拆卸的機會也較多。用螺桿式引出末屏接線的，很容易使螺桿轉動，扭斷內部的末屏引線，還有接地罩的壓接也有接觸壓力不夠而松動的情況。

　　套管內部的故障檢測，利用測絕緣介損，電容量和末屏絕緣電阻和介損的方法還是比較有效如設備末屏電容很大，使用931電橋測量時，就可能使測試值大于實際值而造成誤判。套管是否應定期取油樣應作具體分析。質量較好，未發現運行中同類套管內部有故障實例的情況下，作介損及末屏絕緣和紅外及局放的監測較好，因為存在因取樣不當而引起套管爆炸的事故。對內部故障有懷疑時，在權衡利弊嚴格的操作程序，避免負壓取油和空氣潮氣進人套管內。

　　2.4其他放電和過熱性故障1引線與相關絕緣的放電性故障統計中，500變壓器有5臺，電抗器也有5臺。如臺進口放閥動作，套管法蘭處爆裂噴汕。檢查發現引線絕緣成形件外部的絕緣紙板全部脫落，均壓球透過多層絕緣成形件向油箱壁閃絡放電，瓷套下端面有幾處放電點。該廠另臺電抗器，在運行中發現乙炔超標6.8 417.，停運返廠檢查，與高壓套管相連的均壓球上，靠線圈側有明顯的炭痕，6個固定螺栓有3個松動，形成懸浮放電。

　　還有不少缺陷是安裝中遺留的。如絕緣錐與套管均壓球擠壓太緊，引起引線絕緣破裂，運行中引線對油箱放電，形成變壓器跳閘；高壓引線體；可拆式引線的均壓球與引線間的等位連線未連接，或者裝套管時將等電位連線折斷，造成均壓球懸浮放電或均壓球引線與套管導桿下端碰觸，引起火花放電。在運行中還經常發現套管銅導管的引線外包絕緣脫落或磨破，引線與銅導管相碰，形成穿過引線漏磁通的短路環，很大的環流將引線燒傷，并使油中總烴增高；還在臺電抗器上發現，引線與導管相碰處有油隙作用，形成火花放電，使油中乙炔升高。

　　2引線連接不良，接頭發熱屢不鮮。臺500，聯絡變壓器曾發生套管端部引線與接頭間燒斷套管導管燒穿套管油漏出的重瓦斯跳閘事故。

　　因為引線接頭采用錫焊而燒斷，后將端部引線接頭改為銀焊。應該說接頭達到焊錫的熔化溫度是不允許的，故障的元兇是電氣連接的質量。套管端部的螺栓緊固接頭螺栓壓緊的搭接或螺紋旋緊的對接應能滿足大工作電流及相應的急救負載和短路電流作用。因此安裝后應對連接處的接觸電阻進行測量，使其不大于同長度的非連接處導體的電阻值，此時般不會發生接頭過熱現象。銀焊只是后備保護。

　　在運行中利用紅外熱成像儀檢查套管端部過熱，是行之有效的方法，因而上述事故概率可不斷降低。

　　對于油箱內部接頭的發熱，從油中氣體分析可以發現，但需從直流電阻測試結果來確認。如對氣體分析懷疑過熱的臺500kV變壓器，經測直阻后檢查到中壓套管內連接導體的連接器松動，上緊螺絲后解決。

　　值得提出的是旦中性點套管的連接出現問因為相變壓器中性點套管接觸不良，引起的電阻增加值是相相等的，相間電阻差不會超過標準。為此，應重視預防性試驗規程規定的與以前相同部位測得值比較，其變化不應大于2，此條規定也是由事故教訓而得。

　　3建議套管的故障率和故障類型與制造密切相關，建議事故統計分析時，注明故障套管的生產廠家，便于運行問銓的直接反饋和制造質量的針對性改進。

　　相對來說，500電抗器出現的套管故障率較，建議對國內運行的電抗器套管故障的特殊性進行探討，相對于高壓套管而言，中壓和低壓套管的問銓易被忽視，特別是500變壓器的3566套管，常因引線荷載過大而發生機械性損傷。建議有關設計部門進行重力負荷驗算，考慮到氣象條件的影響，設置合理的支撐點。

　　安裝質量問銓引起運行中不少故障。建議安裝人員在安裝變壓器前，除了詳細閱讀安裝說明書，還應要求廠家針對該臺變壓器的具體結構，重點介紹涉及相關絕緣和導電性能的安裝注意要點，如采用導桿式與穿纜式的不同安裝方式。

　　5參考文獻國家電力公司發輸電運行部。我國500電力變壓器和電抗器運行情況分析報告。

　　套管專銓資料匯編。高壓工作網絕緣專家組工作會收稿日期2003 0303修回日期20030608作者簡介凌愍1936，女，工程師教授級，從事離壓設備與高壓試驗研究工作。

　　結合倌，面開菖電，設備苜，5入，人甯梏日前，西安西開壓電氣股份有限公司正式收到新加坡能源總公司發來的420氣體絕緣金，封閉開關設備，中標通知書。該公司將向新加坡出口價值近2千萬美元的4串420013，從而填補了我國該電壓等級以3產品出口的空白。

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