江 浩，廖雍琦，李興旺

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司遂寧供電公司，四川 遂寧 629000）

電力變壓器的高壓套管是將變壓器內(nèi)部繞組引線與外部設(shè)備進(jìn)行連接的裝置，是保障電力變壓器正常運(yùn)行的重要附件，它是相間和對(duì)地的主要絕緣件，同時(shí)還起著固定引線的作用。

運(yùn)行中的高壓套管不僅承受著高電壓、大電流的作用，同時(shí)還要面對(duì)高溫、嚴(yán)寒、晝夜溫差大等惡劣環(huán)境，且隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，容易發(fā)生故障。

目前，運(yùn)行中的高壓套管呈現(xiàn)的缺陷主要有套管溫度過(guò)高、受潮、局部放電、漏油等，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)缺陷檢測(cè)和診斷做了大量研究[1-3]。近年來(lái)，隨著帶電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，紅外線診斷技術(shù)、紫外線成像技術(shù)、油中溶解氣體分析等方法廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。其中，紅外線診斷儀因具備抗干擾強(qiáng)和非接觸式等特點(diǎn)，且檢測(cè)結(jié)果圖譜化，便于精準(zhǔn)識(shí)別缺陷部位和性質(zhì)，因而在檢測(cè)和診斷高壓套管發(fā)熱缺陷方面得到了廣泛應(yīng)用[4-5]。

本文分析一起110 kV 變壓器套管將軍帽發(fā)熱缺陷，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)結(jié)果，分析設(shè)備故障原因，并提出類似故障的處理建議。

1 設(shè)備缺陷

某110 kV 變電站主變壓器（以下簡(jiǎn)稱主變）型號(hào)為SFZ10-50000/110，出廠日期為2011 年3 月，其中110 kV 套管型號(hào)為BRDLW-126/630-4，投運(yùn)日期為2012 年12 月。

變電運(yùn)維人員對(duì)該主變開(kāi)展紅外線測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)主變110 kV 側(cè)A 相套管將軍帽溫度異常，如圖1所示。圖像表現(xiàn)為以A 相套管頂部柱頭為最熱的熱像，符合DL/T 664-2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中電流致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)，該套管將軍帽最高溫度為72.3 ℃，相鄰正常相為36.8 ℃，環(huán)境溫度為28.6 ℃，發(fā)熱處溫差35.5 ℃，相對(duì)溫差率為81.2%，可知該缺陷屬于嚴(yán)重缺陷，隨即安排停電消缺。設(shè)備發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)溫差率可由公式（1）計(jì)算得

圖1 主變套管紅外圖譜

式中：δ1為相對(duì)溫差率；T1為發(fā)熱點(diǎn)的溫度；T2為正常相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的溫度；T0為被測(cè)設(shè)備區(qū)域的環(huán)境溫度，即氣溫。

2 設(shè)備試驗(yàn)情況

2.1 套管將軍帽發(fā)熱檢查及處理

為排查套管發(fā)熱原因，試驗(yàn)人員首先對(duì)110 kV側(cè)繞組直流電阻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均換算至75 ℃，詳見(jiàn)表1。

表1 主變110 kV 側(cè)繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果

由表1 可知，110 kV 側(cè)套管連同繞組直流電阻本次與前次測(cè)試相間不平衡率分別為0.50%和1.86%，均滿足DL/T 393-2021《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中的1.6 MV·A 以上容量變壓器，各相繞組電阻相間差別不大于三相平均值2%的要求，且與前次值相比無(wú)明顯差異。

隨后試驗(yàn)人員對(duì)套管將軍帽與導(dǎo)電桿接觸電阻進(jìn)行測(cè)試，數(shù)據(jù)分別為A 相170 μΩ、B 相35 μΩ、C 相26 μΩ，A 顯著大于B、C 兩相，推測(cè)A 相套管將軍帽處可能存在連接不緊密的情況，導(dǎo)致接觸電阻值偏大。拆解將軍帽發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電桿螺紋與將軍帽內(nèi)部螺紋表面有黑色氧化膜，導(dǎo)電桿螺紋絲牙間距較大，與將軍帽嚙合不緊。

檢修人員對(duì)將軍帽內(nèi)部和導(dǎo)電桿表面氧化物進(jìn)行打磨，在將軍帽內(nèi)增加墊片，以加強(qiáng)將軍帽與導(dǎo)電桿螺紋間的嚙合力，增大載流面積，如圖2～3所示。

圖2 處理后的主變110 kV 套管導(dǎo)電桿

恢復(fù)將軍帽后，再次對(duì)將軍帽與導(dǎo)電桿接觸電阻進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。經(jīng)處理后，發(fā)熱相套管將軍帽與導(dǎo)電桿接觸電阻測(cè)試值由170.00 μΩ減小至21.00 μΩ。處理后A 相套管溫度27.8 ℃，缺陷消除。

表2 主變110 kV 側(cè)繞組直流電阻和接觸電阻測(cè)試結(jié)果

2.2 套管油中C2H2 異常分析及處理

對(duì)主變高壓側(cè)A、B、C 三相套管油中溶解氣體進(jìn)行色譜成分分析，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，其中A 相C2H2含量為0.26 μL/L，B、C 相均未檢出乙炔，其余組正常。查閱前次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，三相套管均未檢測(cè)出C2H2。

表3 主變110 kV 側(cè)A 相套管油中溶解氣體分析 μL/L

根據(jù)DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中規(guī)定，高壓套管三相色譜數(shù)據(jù)雖然合格，但A 相套管油中溶解氣體各組分均有明顯增長(zhǎng)，且首次檢測(cè)出C2H2，須高度重視。

為查明C2H2來(lái)源，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主變套管電容量及介損均合格。比較表4 中2 次測(cè)試數(shù)據(jù)，可知A 相套管介損及電容量測(cè)試結(jié)果均滿足規(guī)程值，A 相套管未見(jiàn)受潮跡象且C2H2量小于規(guī)定值，具備帶電運(yùn)行條件。

表4 套管介損及電容量測(cè)試結(jié)果

消缺時(shí)正值負(fù)荷高峰期，綜合評(píng)估設(shè)備健康狀況后決定投運(yùn)主變，并持續(xù)監(jiān)測(cè)套管油中溶解氣體組分變化。該主變可帶電取補(bǔ)絕緣油，滿足對(duì)套管持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)的條件。

為比對(duì)套管內(nèi)部油樣與少油壓力在線監(jiān)測(cè)裝置排油管中的“死油”各溶解氣體組分的差異，試驗(yàn)人員對(duì)套管和“死油”分別取樣試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 中分析數(shù)據(jù)可知，對(duì)比A 相套管油樣與“死油”油樣色譜分析數(shù)據(jù)，排除試驗(yàn)人員進(jìn)樣及操作誤差后，可認(rèn)為2 個(gè)樣品的C2H2含量基本一致。由于“死油”一直處于在線監(jiān)測(cè)裝置管道中，并未參與套管中油循環(huán)，故綜合表3和表5 的分析數(shù)據(jù)，可知檢修后的主變套管各氣體組分穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。

表5 主變110 kV 側(cè)套管油中溶解氣體分析μL/L

3 缺陷原因分析

3.1 套管將軍帽發(fā)熱原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和試驗(yàn)結(jié)果，推斷A 相套管發(fā)熱主要有2 個(gè)原因：（1）導(dǎo)電桿和將軍帽載流部分材質(zhì)均為銅，在空氣中長(zhǎng)期運(yùn)行其表面逐漸氧化，接觸電阻增大，導(dǎo)致發(fā)熱。（2）套管導(dǎo)電桿螺桿絲牙間距過(guò)大，將軍帽與導(dǎo)電桿接觸不良，接觸電阻值增大，高溫大負(fù)荷天氣下，負(fù)荷激增致套管發(fā)熱。

3.2 套管微量C2H2 原因分析

低溫過(guò)熱產(chǎn)生。大量的C2H2是800～1 200 ℃下或是油中高能放電生成，但主變110 kV 側(cè)套管中僅有微量C2H2，且紅外測(cè)溫顯示發(fā)熱點(diǎn)溫度不高，推斷為低溫過(guò)熱產(chǎn)生，檢修后套管發(fā)熱缺陷消除，套管絕緣油各組分保持穩(wěn)定。

油中雜質(zhì)擊穿產(chǎn)生。電容式套管內(nèi)部雜質(zhì)主要來(lái)自絕緣油中雜質(zhì)、絕緣紙中的纖維類雜質(zhì)經(jīng)絕緣油浸泡后脫落等，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中套管內(nèi)雜質(zhì)會(huì)逐漸沉淀后聚集在套管底部。由于110 kV 及以下電壓等級(jí)的套管內(nèi)絕緣油較少，這些雜質(zhì)在套管的強(qiáng)電場(chǎng)作用下形成放電“小橋”，產(chǎn)生火花放電，導(dǎo)致絕緣油裂解產(chǎn)生C2H2。絕緣油具有極強(qiáng)的滅弧作用，火花放電會(huì)迅速熄滅，擊穿時(shí)間短，放電區(qū)域小，故所產(chǎn)生C2H2的量十分微小。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電力設(shè)備定期開(kāi)展紅外測(cè)溫等帶電檢測(cè)工作，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，嚴(yán)格落實(shí)輸變電設(shè)備檢修周期規(guī)定，可全面評(píng)估輸變電設(shè)備健康狀態(tài)。

加強(qiáng)高壓套管油中溶解氣體組分的持續(xù)跟蹤和監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)油中氣體組分有朝著警示值方向發(fā)展的明顯趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)立即停電進(jìn)行處理。

高壓套管少油壓力在線監(jiān)測(cè)裝置可及時(shí)發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)油壓變化，為監(jiān)測(cè)高壓套管運(yùn)行狀態(tài)提供參考，其技術(shù)成熟，靈敏度高，可廣泛配置。