摘要：近几年，随着用电负荷的增加，套管故障逐渐增多。高压套管是变压器组件中较容易发生故障的部件。倘若套管存在缺陷或故障，将直接危及变压器的安全稳定运行及供电可靠性。其中末屏接地不良是影响套管正常运行的根源。基于此，本文主要对电力变压器套管末屏接地典型故障及其处理进行分析探讨。
关键词：电力变压器；套管末屏；接地典型故障；处理
1、前言
高压套管是电网内重要的电气设备，它能使带有高电压和强大电流的导线安全地穿过接地墙壁、箱壁和金属外壳，与其他高压电气设备相连接，其不但是引线对地的绝缘，而且还担负着固定引线的作用。从变压器高压套管故障分析中看出，在高压套管故障中，末屏接地不良通常是引发套管不正常运行的多发诱因的重点。
2、电力变压器套管末屏接地分析
高压电容式套管是套管中较常用的一种。电容式套管由电容芯子、末屏、瓷套、金属附件和导体构成。套管的电容芯子由多层相互绝缘的铝箔层组成，称为电容屏，能有效改善内部电场分布，提高绝缘材料利用率。电容屏数目越多，绝缘中电场分布越均匀，其中靠近高压导电部分的第一个屏为零屏，它与一次导电部分相联，最外一层屏称为末屏，通过末屏接地装置引出接地，整个电容屏全部浸在绝缘油中。
在电网内运行时，末屏须可靠接地，这样才能使外绝缘的瓷套表面的电场受内部电容芯子的均压作用而分布均匀，也起到保护电容芯子的作用，从而提高了套管的电气绝缘性能。通过末屏可以测量其电容屏的电容量和介损，从而判断电容屏的绝缘状况，掌握绝缘性能，因此末屏接地装置的引出端子也称为测量端子。通过末屏测量端子能有效地发现主末屏绝缘受潮、绝缘油劣化、电容屏间开路或短路等缺陷，如运行中末屏开路，将出现高电压，极易导致设备损坏。
变压器电容式套管末屏接地方式，可分为外露连接式（外置式）、金属外罩封闭式（内置式）和常接地式（靠弹簧压力末端长期接地，试验时用专用工具把末端接地点断开）
3、电力变压器套管末屏接地典型故障及其处理
3.1常接地结构特点分析
对于常接地结构接地方式的末屏，试验时应先将护盖套打开，然后将接地套压下，取一金属销插入引线柱的准4小孔中，再松开压下的接地套，接地套在弹簧作用下回弹直至金属销位置。此时引线柱和接地法兰断开，末屏引线柱不接地，这时可对引线柱连接测试线进行试验。这种接地方式的优点是能够自动接地，避免工作人员疏忽造成末屏未接地。缺点是弹簧力减少时或接地套与引线柱间有卡涩时，接地套不能随弹簧完全弹出，造成末屏不能可靠接地。
3.2实例一
在110kV凤凰变电站#2主变套管预试工作中，试验时试验人员发现异常状况：110kV高压侧A相套管末屏的护盖套无法拧开，导致不能进行末屏绝缘、套管介质损耗角正切值tanδ及电容量测量试验。110kV凤凰变电站#2主变A相套管型号为BRDLW1-126/630-3，额定电压126kV，额定电流630A，油号10GBX。投入运行以来，运行、试验正常。
3.3高压套管末屏异常现场分析及处理
该套管末屏采用常接地结构接地方式。正常情况下试验人员可徒手用力即可把护套盖旋转拧开，断开其与接地法兰的连接面，露出接地套和引线柱。而当时试验现场工作人员即使采用大力钳强行退出也无法转动护套盖，后来上报缺陷，申请检修处理。检修人员经过现场研究讨论初步确定护套盖不能正常开启的原因可能是由于安装时拧入位置不正造成螺纹滑牙乱扣现象，致盖子无法拧开。检修工作人员用加长型管子钳强行将套管末屏护套盖打开。通过对拆下的护套盖和接地套内部检查，发现护套盖内部有大量的氧化物，存在火花放电痕迹；接地套里面和表面有大量的绿铜氧化物，已经有严重的氧化腐蚀现象。
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现场用摇表测量末屏的绝缘电阻值为3MΩ，现场用细砂纸对接地套上附着的绿铜氧化层进行充分打磨处理，但是由于氧化严重，无法将接地套与引线柱分开，因此没有进行套管介损及电容量试验。
通过上述现象初步分析判断导致本次110kV高压套管末屏异常缺陷的原因可能有：①末屏护套盖在安装过程中拧入时，稍有位置不正极易造成螺纹滑牙乱扣现象，盖子没有完全拧入，导致盖子与末屏之间的密封破坏，长时间运行进水受潮造成套管末屏接地套氧化，造成接地不良。②正常情况下末屏接地套和引线柱与接地法兰应该是可靠连接并接地，但由于弹簧材质、制造工艺或检修试验中反复操作等外界因素使压力弹簧状态疲劳导致其压力不足、接地套与接地法兰接触不良、接地套与引出线接触面粗糙配合不良等均可能引起末屏接地不良造成的放电缺陷。
鉴于放电部位处于末屏装置引出线末端，没有波及到变压器主套管内部绝缘，拆卸时脏油在末屏装置基座内（末屏装置是倾斜向下的），所以不存在脏油进入主套管内的可能性。变压器厂家专业人员建议更换成套末屏装置。更换新的末屏装置后，确保末屏压力弹簧状态良好其压力足够、接地套与接地法兰接触良好、接地套与引出线接触面配合良好且动作灵活。对末屏套管进行试验，各参数符合标准要求，试验结束末屏接地套恢复原有状态后用万用表检查，末屏接地良好才盖好护套盖。
3.4技术建议
针对变压器高压套管末屏在运行、试验及消缺处理过程中暴露的一些问题，建议做好以下几点工作，可以预防末屏引发变压器高压套管发生故障：
3.4.1工艺改进
要求厂家把好产品质量关，加强改进末屏压力弹簧的工艺，使末屏在长期运行中能够保持弹簧弹力性能的稳定性，确保末屏接地良好。
3.4.2设备技术资料
要求厂家提供尽可能详细的设备技术资料，特别应该索要变压器高压套管运行维护和试验操作注意事项，防止因不了解设备结构原理和操作不当导致事故隐患。例如，禁止在销子插入引线柱销孔后转动，因为转动插入引线柱销孔的销钉有可能使紧固螺栓松动，造成密封垫密封不良而渗油；在试验时应选用合适的销钉，防止造成销孔损伤，导致接地套不能复位，而造成末屏接触不良，成为引发末屏故障的诱因。
3.4.3加强设备检查维护
利用停电机会，检查末屏接地情况。对通过外部金属连片或接地金属软线接地的末屏，保证连接片或连接线没有断线且接地良好；对通过接地盖、接地冒接地的末屏要测量末屏接地引出的尺寸和接地盖冒内的深度，看能否保证可靠接触；对常接地结构接地的末屏，要保证末屏压力弹簧状态良好其压力足够、接地套与接地法兰接触良好、接地套与引出线接触面配合良好且动作灵活，并用万用表进行测量，以确保末屏接地良好，防止末屏接地不良造成运行中产生悬浮电位而发生放电。
3.4.4加强套管的定期检查试验
（1）定期红外测温检查
通过对变压器套管末屏部分进行红外测温检查，以便及时发现和消除末屏接触不良导致的过热问题。
（2）定期预试
利用绝缘电阻值测量，检查套管末屏是否有绝缘受潮、绝缘不良缺陷；利用套管的介质损耗tgδ和电容量值检查套管末屏内部引出线是否有断线。利用局部放电试验也可以间接检查套管接地是否可靠。
4、结语
综上所述，套管末屏接地是否良好，直接影响变压器安全可靠运行，应引起高度重视。制造厂家应提高产品制造工艺和质量；运维单位应开展红外测温巡检，尽早发现套管异常状态，结合技改大修对早期产品逐步更换，并积极开展状态检修，避免变压器事故发生，确保电网安全可靠运行。
参考文献：
［１］陈润晶，王世阁．油浸电容式套管末屏故障分析及处理［Ｊ］．变压器，２００９，４６（３）：６３－６８．
［2］柳玉水，李志强．油浸变压器高压套管末屏异常分析及处理［Ｊ］．黑龙江电力，２０１０，３２（５）：３９６－３９８．
论文作者:张斌,吕琨璐,沈俊生,柳敏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：套管论文; 护套论文; 引线论文; 变压器论文; 高压论文; 电容论文; 弹簧论文; 《电力设备》2017年第20期论文;