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摘要：电气高压试验是保障电力系统能够得以安全、稳定运行最为重要的一项手段措施，电气高压试验所处的环境、时间均有所不同，同时被试电气设备的电压级别也有明显差异，电气高压试验存在较大的不确定性，且所面临的安全风险较为突出。文章通过某220kV变电站故障案例，分析故障原因，提出了处理案例。
关键词：220kV；套管；局部放电；试验
引言
近几年来，科学技术不断发展，变压器的制造过程也随之不断完善，变压器制造过程中比较容易出现的问题，以现在的技术是非常容易进行处理的，但是一旦到了电场里面，变压器的绝缘系统中绝缘性能较差的地方就会很容易出现局部放电的现象，这是在制造过程里面难以避免的，因此，变压器实验的重要部分就是测试变压器局部放电水平。近几年，由变压器套管故障引起的事故时有发生，主要故障类型包括套管末屏虚接导致绝缘屏击穿、套管进水受潮局部过热引起炸裂、套管将军帽接触不良过热以及套管沿面闪络等。变压器正常运行时，检测困难，检测手法单一，运行时电磁环境恶劣，局部放电发展迅猛，一旦出现缺陷会迅速裂化。变压器局部放电测量是变压器主要的预防性试验，也是检测局部潜在缺陷最有效的方法之一。通过长时感应电压带局部放电试验能够定性的测试局部放电类型，定量的测试出放电大小，准确判断缺陷严重程度，为故障处理提供可靠依据。
1故障介绍
故障变压器为我局某220KV变电站＃1号主变，容量为135MVA，联结组别为 YNd11d11，电压组合为（230±8×1.25%）/66/10.5，其高压套管是由山东某公司生产的 FGBRLWL-252/630-4 玻璃纤维干式套管，是一种市场占有率较低的新型套管。主变压器投运前进行各项常规试验时，检测出变压器高压套管C 相介质损耗因数和电容量数值异常，介质损耗因数较出厂值大 20 多倍，电容量较出厂值小 170pF，远远超出 GB 50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 的规定，而其他数据均符合要求，经反复测试，数据无明显变化。如果在此情况下投入运行，必将造成不可逆转的事故。
2 故障诊断
首先，对套管末屏进行检查，将末屏接地打开，最外层焊接点无开焊松动情况；将军帽密封良好，螺栓紧固，无异常状况。最后，进行变压器长时感应电压带局放试验，电压升至 0.5Um/（规程规定220kV 电压等级的变压器，Um=252kV）时，放电量已经达到 63 953pC，并且呈现持续上升趋势，施加电压缓慢增加，放电量瞬间上升到 79 206pC，可以判定套管内部存在严重缺陷。
3 原因分析及处理方案
高、中、低压及地间介质损耗和电容量如表 1 所示。由表 1可知，变压器无整体性缺陷。高压各相套管连同绕组的介质损耗及电容量如表2所示，通过A、B、C 三相介质损耗以及电容量数据纵向对比，可以清楚得出，C相套管存在严重异常。C相套管电容量较正常值少了160pF，偏差远远超过规程规定的5%，通过数据特点分析，可以排除进水受潮、老化等常规缺陷。
长时感应电压带局部放电试验是变压器低压侧长时间施加一定大小的电压，在高压侧感应出相对应大小的电压，如果变压器内部存在缺陷，在长时间承受高压的情况下，必定会产生电流脉冲，利用测量单元将电流信号转化成电压信号，然后将电压脉冲信号采集、放大，折算成对应的放电量，上传到用户显示界面。电压升至0.5Um/时，测试的局放量为63953.57pC，随着电压升高放电量急剧增大。实测放电响应波形与图 1 高压端接触不良放电响应的波形是一样的。该放电特点为正、负半周对称出现，幅值相差不大。试验电压保持不变，放电脉冲略有增加；当电压稍有增加时，放电脉冲急剧变大。可以初步判定该异常现象是由高压端接触不良导致，并且放电波形较稳定，可以判断是永久性故障。
图1 高压端接触不良放电波形
干式套管主要由上端将军帽，中部导电杆和玻璃纤维绝缘层以及外护瓷套，下端底座法兰三部分构成。其中底座法兰可靠接地可以排除，中部玻璃纤维绝缘层和上端将军帽均有可能存在缺陷。打开套管末屏，末屏接地牢固。拆解将军帽工作量较小，因此，尝试对 C 相高压套管将军帽进行拆解。图 2为将军帽结构示意图，拆除将军帽密封罩发现，导电密封罩底部与导电杆顶部接触不够紧密，两者之间存在微小的间隙。怀疑正是由于该间隙的存在，变压器承受高压时，导电杆击穿间隙，对将军帽的密封罩持续放电；也正是因为间隙的存在，之前测量的 C 相套管电容量并非套管本身电容量，而是间隙与套管串联之后的电容量，因此，数值较正常值偏小很多。
图2 正常将军帽结构示意图
经与制造厂家沟通，重新派送一个边缘厚度约5mm 的铜质弹性垫片，垫片中间较凸起。
将弹性垫片安装到导电杆与将军帽之间，导电杆与将军帽严密契合，重新测量高压各相介质损耗及电容量，测试数据如表 3 所示，测试值均符合规程要求。
表3 装垫片后高压各相介质损耗、电容量测试数据
最后，重新进行长时感应电压带局部放电试验，试验电压升到 1.5Um/时，局放量只有 83pC，少于 100pC，符合 GB50150-2016 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求。造成该事故的原因可能是由于运输过程中套管部件变形或现场装配不够规范，导致导电杆伸出套管长度不够，无法与将军帽完全紧密契合。当外界施加较高电压时，导电杆对将军帽产生持续放电。
4 结束语
经过调查显示，玻璃纤维干式套管是一种新型套管，近年来，由于将军帽与导电杆接触不良导致的发热、故障已发生数起，应该引起足够的重视。制造厂家在进行创新产品的同时，要更加注重细节工艺的提升，防微杜渐。长时感应电压带局部放电试验虽然操作复杂，但对于潜在性故障的检测具有不可替代性，是变压器预防性试验最有效手段之一。将事故隐患消灭在萌芽状态，可避免缺陷及隐患进一步发展造成不可估量的损失。
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论文作者:曾伟
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/6
标签：套管论文; 军帽论文; 变压器论文; 电压论文; 高压论文; 局部论文; 缺陷论文; 《河南电力》2018年17期论文;