（广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000）
摘要：由于绝缘材料及制造工艺等方面的不足，使得作为变压器变低母线使用的全绝缘管型母线的缺陷不断暴露出来。通过红外测温发现一起变压器变低管型母线温度异常现象，结合停电试验及综合分析，确定为绝缘受潮缺陷，并提出在运行中通过加强运维管控及时发现缺陷，以及通过清洁维护手段消除安全隐患。
关键词：管型母线；红外测温；绝缘受潮；停电试验
0 引言
随着社会用电量的不断增长，变压器容量也越做越大，变压器变低侧负载电流也随之增大，使得传统的矩形铜排母线在技术和和结构上很难满足母线散热和电动力的要求[1-2]。在此背景下，全绝缘管型母线（以下简称“管母”）以其载流量大、趋肤效应小，功率损耗低、散热性能好、温升低，机械强度高等优点脱颖而出，在各电压等级变电站的变压器变低母线的应用中越来越广泛，有逐渐替代传统矩形铜排母线成为主流的变低母线的趋势[3-6]。
然而，随着运行年限的增加，管母自身绝缘材料的性能、制造工艺等方面的不足带来的安全隐患逐渐暴露出来[7]。据不完全统计，从2013年至2016年初，仅广东电网范围内就发生绝缘管母缺陷及故障共计三十多起，其中有9起为绝缘管母发生击穿导致变压器跳闸故障。广东佛山地区应用管母的时间较长，近年来也出现多起管母绝缘缺陷造成的短路接地等故障[8-10]。管母的生产工艺复杂，制造条件要求严苛，在现场安装过程中稍有不慎就会在日后给电网的可靠运行埋下安全隐患。因此，如何及时发现运行中管母的缺陷，避免因绝缘击穿造成短路跳闸故障，成为电网运行人员十分关注的课题。
本文结合一起变压器变低管母运行异常的检测及试验分析，提出如何通过运维管控和检测手段及时发现或消除管母潜在缺陷，提高管母的运行可靠性。
1 案例背景
2017年3月8日，试验人员对某110kV变电站主变压器进行红外测温时发现，该站两台主变压器变低管母均存在温度异常的现象，其红外测温图谱如图1、图2所示。
图1 #1变压器变低管母红外测温图谱
图2 #2变压器变低管母红外测温图谱
从图1和图2可知，#1变压器变低管母A相最高温度为23.5℃，B相最高温度为28.5℃，C相最高温度点为20.9℃，三相其余正常温度均约为13.2℃。温度异常点均出现在屏蔽层接地引出线与避雷器引出线点附近。其中，三相最高温度相差达7.6℃。B相最高温度与该相正常温度相差高达15.3℃。此时，#1主变变低负荷电流三相均为481A左右，三相负荷电流相差不大。#2变压器变低管母A相最高温度为21.4℃，B相最高温度为16.7℃，C相最高温度点为20.0℃，三相其余正常温度均约为9℃。温度异常点均出现在屏蔽层接地引出线与避雷器引出线点附近。其中，三相最高温度相差达4.7℃。A相最高温度与该相正常温度相差高达12.4℃。此时，#1主变变低负荷电流三相均为375A左右，三相负荷电流相差不大。可判断#1、#2主变变低管母本体温度异常非电流致热型，而是电压致热型缺陷。
根据文献[11]及广东电网公司发布的《关于加强主变变低绝缘管母运维工作的通知》要求，判断该站两台主变压器变低管母存在严重缺陷，应及时安排停电检查。
利用紫外测试仪对该站两台主变变低管母进行局放检测，发现在屏蔽层接地引出线及避雷器引下线接头，以及温度异常位置出现大量光子，可判断该管母存在局部放电现象，紫外测试图谱如图3所示。此外，在#1变压器变低管母B相及#2变压器变低管母A相的避雷器引下线接头处还出现间歇性放电火花。
该站两台变压器变低管母均为某厂生产的JTMP-12/3150型管型母线，其主绝缘材料为环氧树脂，屏蔽层采用薄铜带绕包式，于2013年投产运行至今。
图3 紫外测试结果图
2 试验与分析
2.1 试验过程
2017年3月14日，该站#2主变压器停电检修，试验人员对该主变变低管母进行试验检查。该主变变低管母与其他电气设备的连接示意图如图4所示。
图4 主变变低侧电气连接示意图
首先，使用2500V档电动兆欧表利用反接法测量管母绝缘电阻，结果均升不了压，数值显示＜500kΩ。同样的方法，换用500V档测量其绝缘电阻，结果与2500V档测量时相同。试验人员试图用介损测试仪反接法测量其电容量及介损值，加7500V高压时出现放电现象。此种情况下，无法对管母进行耐压试验。
分析变低管母的连接结构，为排除与管母连接部分其他电气间隔的干扰，决定拆除管母与变低开关柜的软连接部分，以及管母与主变变低套管接头的连接部分。拆除后，测量软连接线至变低开关柜部分以及主变变低侧的绝缘电阻，测量结果均＞10000MΩ，证明主变部分及与管母连接的变低开关部分间隔均不存在绝缘缺陷，缺陷只能存在于变低管母本身。
仔细检查发现，由于正值南方梅雨季节，连续多天梅雨天气导致现场空气湿度较高，管母上也可见水珠。对管母表面进行简单处理，发现管母本体外表脏污严重，拆下避雷器引下线位置的绝缘护套，发现内部布满凝露水珠，在绝缘护套下的管母本体也覆盖着一层水珠，避雷器引出线与管母铜导体的接头部分已生锈长满铜绿。
此前，在主变运行中利用红外测温仪测量时发现的发热点，在管母上相应位置发现有一圈白色的、疑似化学盐类物质，如图3所示。初步怀疑是在运行中由此白色化学盐类物质上形成环流，引起的发热。据了解，该变电站所处区域为工业区，空气污染较严重，可能是污染物沉积形成的。
为了确定究竟是穿墙侧还是主变侧段的管母存在缺陷，对两段管母分别重新进行绝缘电阻测量。此次利用正接法分别测量两侧的主绝缘部分及外护套对地的绝缘电阻，选用2500V档电动兆欧表，测试结果如表1所示。
表1 管母分段绝缘电阻测试结果
以避雷器引下线位置为中点，将管母分为穿墙侧和主变侧两段，如图4所示。从表1绝缘电阻的测量结果可知，穿墙侧的管母无论是主绝缘还是外护套对地绝缘电阻均比较低，管母的缺陷很有可能出现在该侧部分。
利用酒精，对管母表面进行擦拭、清洁、除湿等简单处理。处理后，再次对管母进行绝缘电阻测量。同初次测量一样，选用2500V档电动兆欧表，利用反接法对管母整体进行绝缘电阻测量。测量结果如表2所示，并与处理前的测试结果进行对比。
表2 清洁处理前后绝缘电阻测量结果对比
利用介损测试仪，对管母进行电容量及介损值测试，选用7500V高压，反接法，试验结果如表3所示，并与清洁处理前的测试结果进行对比。
表3 清洁处理前后电容量及介损值测量结果对比
从表1、表2、表3的试验结果分析可知，该主变变低管母A、B、C三相均存在绝缘缺陷，其中A相的缺陷相对较为严重。通过对比，清洁处理前后的试验数据可知，该管母的绝缘缺陷系受潮引起，由于屏蔽层引出线位置密封工艺处理不到位引起的进水受潮。为进一步确认该管母绝缘缺陷系受潮所致，利用液化天然气火枪对管母铜导体进行烘烤热处理，每相烘烤十几分钟后，再次对管母进行绝缘电阻测试，测量结果如表4所示。
表4 热处理后绝缘电阻测量结果
对比表4及表2的试验结果，可判断该管母绝缘缺陷系由于进水受潮引起。由于当天空气湿度比较大，烘烤热处理时，先后顺序依次为C、A、B，有可能烘烤后湿气再次进入管母内导致A、C相绝缘电阻较B相低。
此外，热处理后对三相管母进行耐压试验，试验电压34kV，试验时间1min，试验过程无放电等异常现象出现，试验结果通过。
对#1变压器进行停电试验，其试验过程和结果与上述#2变压器试验结果相似，判断引起该站两台变压器变低管母缺陷的原因相同，缺陷类型也一致。
2.2 综合分析
通过以上观察及处理前后试验结果对比分析可知，这是一起由于制作工艺不到位等原因导致管母绝缘受潮引起的变低管母绝缘缺陷，特别之处在于除在避雷器引下线及屏蔽层接地引出线位置因受潮导致运行中温度过高之外，在管母本体靠近避雷器引下线及屏蔽层接地引出线位置的管母外护套表面出现一圈白色晶体状疑似化学盐类的物质，且形成闭环的该白色物质出现温度过高现象，并引起避雷器引出线对其放电。通过观察及对周围环境的调查分析，认为该白色物质是空气污染物聚集而成，且在潮湿空气条件及周围电场作用下，以离子态形成环流发热，引起温度异常。
3 结语
1）管母接头位置是容易造成管母绝缘缺陷的关键点，应对其重点关注。在新建投产前应加强对管母制造，现场安装及交接试验等环节的监督，确保产品质量合格方可通过验收。在运行中，应制定相应管控策略，对重负荷、环境条件恶劣及在潮湿天气时应加强对管母的运维监控工作，确保能及时发现缺陷。
2）可结合主变的停电周期，对变低绝缘管母进行清洁维护工作，特别是那些处于工业区、空气污染较严重的变电站内的管母；条件允许的话，可进行带电水冲洗作业。
3）红外测温是发现运行中管母缺陷的有效手段，应结合实际情况，对变低管母进行定期的红外测温检测工作。
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作者简介：
刘志陆（1989—），男，汉族，广东汕尾人，硕士，助理工程师，主要从事高电压与绝缘技术研究、电气设备试验等工作。
论文作者:刘志陆,谭劲章,黄伟东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/28
标签：母线论文; 变压器论文; 缺陷论文; 测温论文; 测量论文; 电阻论文; 避雷器论文; 《电力设备》2018年第1期论文;