摘要：高压穿墙套管是一种比较常见的电气设备，运行中的高压套管一旦绝缘损伤，则可能发生闪络、放电，严重时可能造成绝缘击穿，给电力系统的安全运行带来巨大的损失。
关键词：220kV；穿墙套管；绝缘缺陷；原因分析
随着现代输变电技术的发展，对高压输变电设备的紧凑性、可靠性提出了更高的要求，在此背景下，干式电容套管诞生了。因干式套管具有介损小、局放低、重量轻、安装方便等特点且符合电力部门无油化、小型化的发展趋势，所以干式套管正以迅猛之势被市场所接受。从农网、城网改造的市场需求来看，干式套管（包括干式穿墙套管）的市场需求量潜力较大，已经出现了供不应求的局面，然而从国内的发展现状来看，国内仅个别厂家从国外引进了胶浸纸干式套管的制造技术，但批量较小，价格昂贵，因此许多厂家竞相投资干式套管的生产，竞争十分激烈，但从研制过程来看，要真正掌握胶浸纸干式套管的制造技术难度较大，周期很长，因此研制一种胶浸纸干式套管的过渡产品已迫在眉睫。
一、套管结构
1.套管以变压器油浸渍的电缆纸和金属均压板组成的多层圆柱形电容器（简称电容芯子）作为主绝缘，瓷套作为外绝缘及变压器油的容器。
2.套管为全密封结构，使套管中的变压器油绝对不受大气的影响。其整体连接采用强力弹簧机械紧固的方法，以保证密封，并补偿由于温度变化而引起的套管各部件长度的变化。该部分结构采用从瑞典ASEA公司引进的技术，保证了橡皮垫圈在很大的弹簧压力下仍具有良好的弹性。
3.为调节温度变化而引起的油的体积变化，使套管免受过大的压力，穿墙套管的户内部分设有油箱，油箱上有磁铁式油表。
4.套管联接套筒的户外端有一小绝缘子，从电容芯子最外层电极引出一抽头，用以测量套管的tan6及电容量。
5.套管以其导电管载流，两端分别设有接线板，以便和高压线相连接。
二、案例分析
1.慨况。近年以来，我们多次发现某火电厂220 kV油浸穿墙套管绝缘油色谱严重超标。为解决这一问题，年前投入技改资金，将原运行的12只220 kV油纸电容型穿墙套管更换成干式复合绝缘穿墙套管（以下简称干式穿墙套管），但没有更换原有的户内侧电流互感器。12只套管运抵现场并试验合格后，于当年10月投入运行。来年3至4月，在进行预防性试验时发现有3只套管介质损耗因数tan 6和电容量超标，且缺陷已威胁到设备安全运行。为何这批套管仅运行半年就有3只出现这种问题?为了查明缺陷原因，现场将这3只套管更换下来后进行了解剖，同时就解剖情况进行了原因分析。现就测试数据、解剖情况及原因分析汇总如下，供同行们参考。
2.套管型式套管铭牌型号：SRTG一220W2。额定电压：220 kV。A。生产厂家：某高压电力电器厂。
3.试验情况及数据分析。试验日期：3月24日至26日，环境温度15—22 cC，试验数据如表l所示。
（1）编号为0106、0100、0105的3只套管实测tan 6均小于DIMT 596--2005《电力设备预防性试验规程》规定的1％的要求，合格。编号为0101、0099、0108的3只套管实测tan 6均大于1％，不合格。（2）编号为0106、0100、0105的3只套管实测电容量误差均满足DL／T 596--2005《电力设备预防性试验规程》规定的±5％的要求，合格。编号为0101、0099、0108的3只套管实测电容量误差均不满足±5％的要求，不合格。（3）对3只实测电容量误差大于±5％的套管进行如下分析。若主绝缘有一个主屏发生短路，则总电容量就会增加7．7％，即：（1一12／13）×100％一7．7％。编号为0101、0099的这两只套管的电容量恰好增加了7．7％左右，编号为0108的套管的电容量虽然不等于7．7％，但也大于7．7％。因此，怀疑这3只套管主绝缘各有一个主屏发生了击穿短路故障。尽管主绝缘有一个主屏发生了短路缺陷，但由于设计留有一定的绝缘裕度，所以另外12个电容屏也能满足承受正常运行电压的要求。
4.现场解剖情况。4月3日，将更换下来的编号为0101的套管运回厂家解体检查。5月29日，将更换下来的编号为0099、0108的套管进行现场解剖检查，解剖情况如下。（1）编号为0099的干式穿墙套管户内侧（附电流互感器侧）有两个击穿碳化孔洞d1、d21。其中，d1击穿点在12端屏的端部，由于碳化孔较深且面积较大，已贯穿到12主屏处。d2击穿点在末屏（13屏）端部，碳化孔洞较浅，且面积较dl小。（2）编号为0108的干式穿墙套管户内侧（附电流互感器侧）也有两个击穿碳化孔洞dl、d2，其部位及碳化程度几乎与0099套管一模一样。而户外侧该部位则未发现异常。（3）经检查发现，原户内侧的电流互感器内孔直径为260 mm，长度为540 mm，而配套设计的电流互感器内孔直径为165 mm，长度为465 mm，两者尺寸有一定的差异。（4）据了解，运回制造厂家编号为0101的干式穿墙套管，解剖情况与现场解剖的这2只套管的情况非常相似。
5.原因分析。（1）经核查，现场和返厂解剖的3只干式穿墙套管在制造过程中的操作者并非是同一人，因此，可以排除套管在制造时包绕工艺不良引起绝缘隐患的可能性。（2）干式穿墙套管电容屏击穿可能是零屏设计制造长度与电流互感器不匹配、偏短造成的。其理由是：制造厂家未充分考虑原有的电流互感器长度和穿孔内径，所提供的干式穿墙套管与原有的电流互感器不配套。制造厂家配套的电流互感器长度为465 mm，而拉斯奎火电厂的电流互感器长度则为540 mm。正是由于互感器的长度增加了75 mm，使得干式穿墙套管电容屏对地（电流互感器外壳）的电容分布与设计制造时的电场分布发生了变化。特别是12主屏和13端屏处，由于该处场强严重不均匀，导致局部放电的发生，在日积月累的情况下，最终造成主绝缘电容屏被击穿的缺陷。（3）为防止其他在运的干式穿墙套管出现类似的问题，要求制造厂更换电流互感器，使之达到穿墙套管与电流互感器配套的设计制造要求。
三、套管的维护
套管运行前要按照下列程序进行预防性试验：
1.测量套管小绝缘子的绝缘电阻。
2.测量套管的tg 6及电容量。测量时应尽量避免由于高压试验线路的电晕而影响tg 6值的准确性。
3.测量套管的局部放电。运行时应拧上引线护盖，使测量引线自动接地。套管法兰应与安装法兰可靠连接并接地。套管使用时应经常观察油面，如发现有渗油等现象时应及时修理并补油，使油面正常。套管运行过程中，定期对套管的tg 6及电容量进行测量。若发现tg 6及电容值突然发生变化或显著增大，则应停止使用，检查原因并进行处理。当套管因芯子轻微受潮而引起tg 6显著增大时，可以按照下列步骤进行干燥处理：送油管接到油箱顶部的油塞上，回油管接到套管下部的放油塞，通过经检验合格的85±5℃变压器油反复循环，直至套管的tg 6降低到正常水平。套管如需要换新油（油质符合GB 7665_87标准）时，打开套管下部的放油塞，将套管内的变压器油放掉。注油时，首先要抽真空，连接管路。抽真空时残压保持在133．3 Pa以下。
干式穿墙套管介损超标、电容量增大的原因，主要是制造厂家忽视了穿墙套管与电流互感器长度的配套。具体表现为穿墙套管主绝缘对地的电容分布与原设计不符，在发生变化的同时造成场强分布严重不均匀，并在场强集中处——12主屏和13端屏之间发生局部放电，最终导致屏间击穿的绝缘缺陷。
参考文献：
[1]王家红.一起变压器中性点套管介损超标原因分析[J].中国电业（技术版），2015（11）：5–7.
[2]孙日泽.一起220kV干式穿墙套管介损超标的原因分析和处理[J].变压器，2015，49（4）：50–51.
[3]霍斌.干式穿墙套管介质损耗值及电容值负增长的原因分析[J].农村电气化，2015，7（8）：19–20.
论文作者:蔡轲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/3
标签：套管论文; 穿墙论文; 干式论文; 电容论文; 户内论文; 电流互感器论文; 编号论文; 《基层建设》2019年第7期论文;