作者：陈伟平
来源：《科技视界》 2013年第26期
陈伟平
（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）
【摘 要】本文主要浅谈一起110kV变压器套管在运行时发生故障，对其发生原因的分析。通过对此缺陷的处理，进而加强对变压器套管结构了解及套管常见故障分析和预防处理。 【关键词】套管；发热；绝缘；局部放电；故障
低温油墨 0 前言
变压器套管是变压器载流元件之一，它将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部，它不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用，具有足够的电气强度和机械强度；并且在变压器运行过程中，变压器套管长期通过负载电流，当变压器外部发生短路时，短路电流从套管通过，保证了变压器对电能的正常传输，保证了电网的安全稳定运行。
冲压滤网 1 套管故障发生的经过
110kV汤坑站#1主变变高中性点套管发生故障，套管内的导电杆顶开瓷套管的顶盖，并暴露在空气中，有5cm左右的导电杆暴露在空气中，主变真空度破坏，主变有随时跳闸危险。经过部门领导与调度的共同协调，决定立刻紧急停电处理故障，经过检修班组人员的及时抢修后恢复了供电。 2 处理套管故障前原因判断
在现场我们了解到，因为#1主变运行时负荷高，几乎是满负荷运行，温度过高，可能导致套管内的油纸式电容绝缘纸与导电杆发生局部放电，使导电杆顶出套管的上盖。主变密封性能及真空度破坏，空气进入主变内部，瓦斯保护随时有故障跳闸可能，严重影响主变的安全稳定运行。套管中的油漏出来，缺少绝缘油运行的主变套管，随时有绝缘击穿，甚至有爆炸可能。初步总结出可能原因：一是，110kV汤坑站#1主变变高中性点套管的内部绝缘材料质量在长时间运行后可能出现问题，可能导致导电杆处局部放电，发热，油过热膨胀顶开套管顶盖；二是，可能套管顶盖的密封设计不够牢固，或出厂、安装时未装设牢固。 3 套管缺陷故障处理
aa187 由于是紧急抢修，所以采取是直接更换新的变压器套管。现场做好工作准备和危险点分析控制措施，准备检修时所需的工具、吊车设备以及更换部件、消耗品。
对110kV汤坑站#1主变变高中性点套管采取放尽旧套管的变压器油，然后用吊车吊出旧的套管，更换上已检查过的新套管的处理措施；抢修工作过程中要注意防止水分杂质等进入主变内部，要用干净的薄膜密封好。经更换上新的套管，是由各个专业的检查测试合格，再对主变器进行滤油，静止，再送电恢复运行。
4 对套管解体分析
通过对套管解体后，发现套管内部导电杆有明显的烧损的痕迹，应该是油纸式电容绝缘纸与导电杆放生局部放电使导电杆顶出套管的上盖，使得套管中的油漏出来。而通过此次套管的解体也可进一步了解变压器油纸电容式套管的结构特点。
其结构图如图1所示，它由内部的电容芯子，头部的储油柜、上瓷套、中部的安装法兰、下瓷套和尾部的均压球组成。套管整体用头部的强力弹簧通过导管，并借助于底座串压而成。
1）电容芯子是套管的重要部分，是由0.08-0.12mm厚的电缆纸和0.01mm厚的铝箔加压力交替在导电杆上成型。铝箔是在电缆纸的层间每隔一定厚度（为1.2－2.2mm）放一层，形成与中心导管并列的同心圆柱体电容屏。屏数可为10－60，电压等级越高，屏数愈多，电场愈均匀。便屏数过多，电场分布改善效果不显著，同时造成制造工艺复杂。为了提高局部放电电压，铝箔的边缘常采用半导体纸镶边的方法。电容芯子加工完成后要经真空干燥浸油处理，以消除电容芯子内残存的水分和空气泡，提
高绝缘性能和降低电容芯子的局部放电量。
2）导电杆一般是钢管，其既是电容芯子的骨架，又是电缆引线穿过的通道，必要时可作为零屏。但电压高是，一般都把电容芯子中最里屏作为零屏，并与导电杆连成同电位，即带电端。电容芯子最外层的电容屏为地（末）屏。地（末）屏与安装法兰的连接是采用在地（末）屏靠近接地小套管处增加一层厚约为0.3mm、宽为50mm的铜带，在铜带上焊接上一根软绞线，使软绞线穿过地（末）屏外层的电缆纸与接地小套管相连，接地小套管在试验时，可供测量套管的介损和测量变压器局部放电时取信号之用，试验结束后应使接地小套管与安装法兰一起接地，成为零电位。
3）头部和储油柜。在电容芯子和瓷套之间的空隙间注满变压器油，需要在头部装设一个适应变压
热转印烤杯机器油热胀冷缩用的储油柜。储油柜的结构是全密封的，储油柜的上部的气室起缓冲作用。储油柜上有一注油塞，当油位降低时可以注油。为了减少储油柜上的涡流损耗，额定电流大于600A时应采用非导磁性材料制成。当油温为20℃时，储油柜上的油位应在油表总商的2/3处。
油纸电容式套管采用串压方式压紧，头部结构中需要有用于压紧的强力弹簧。强力弹簧应均匀分布在导电杆的周围，并均等地传递紧力，保证套管的密封性。
4）安装法兰是支撑整个套管用的，同样当额定电流大于600A时应采用非导磁性材料制成。
安装法兰上除了有接地小套管外，还有一个取油样塞子，它是用一绝缘管直引到套管的底部，也就是说反映套管底部的油样。因为如果套管头部密封不良，水分一般会沉积在套管的底部。
5）尾部结构。油纸电容式套管具有下瓷套，最下端装有一个均压球用以改善电场分布，这样可以缩水套管尾部与油箱或绕组之间的绝缘距离。未进入套管的引线部分绝缘应包成锥形，安装时要使锥形的前端进入均压球。
通过对套管解体分析，造成管内部导电杆有明显的烧损的痕迹，应该是油纸式电容绝缘纸与导电杆放生局部放电产生的。
总结归纳出套管发生故障的两个主要的原因：一是，套管在出厂时密封安装不够严密、顶盖设计不
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够合理或装设不够牢固，在长时间运行后胶垫圈密封不良，可能进入水分，导致内部绝缘下降从而发生局部放电绝缘击穿，漏油现象。二是，套管在出厂做试验时特别是抽真空试验不彻底（或环境因素影响），使屏间残存空气，套管在长期运行后在高电场的作用下，内部发生局部放电，导致绝缘层击穿，造成事故。
5 套管其它常见故障原因分析及措施
1）套管表面脏污吸收水分后绝缘电阻降低，其后果是容易发生闪烙，造成跳闸。同时，闪络也会损坏套管表面。脏污吸收水分后，导电性提高，不仅引起表面闪络，还可能因泄漏电流增加，使绝缘套管发热并造成瓷质损坏，甚至击穿。
2）由于套管胶垫密封失效、油纸电容式套管顶部密封不良，可能导致进水，使绝缘击穿，下部密封不良使套管渗油，导致油面下降。套管密封失效的原因主要有两个方面：一是由于检修人员经验不足，紧固力不够；二是由于超周期运行或是胶垫质量存在缺陷。其他诸如，接地小套管故障；套管本身结构不合理，且存在缺陷。比如，有的变电所主变套管，由于引线与引线头焊接采用锡焊，套管导压管为铝管，导线头为铜制，这种铜铝连接造成接触电阻增大。
3）人为原因、套管大修中，抽真空不彻底，有残存空气，运行后在高电场作用下，发生局部放电，甚至导致绝缘层击穿，造成事故。再有，套管头部结构安装不合理。例如导线头与防雨帽接触不
紧密；防雨帽与接线鼻子不紧密；接线鼻子与接线板接触不良等，造成接触电阻增大，引线接头发热烧结。
4）套管在验收时未认真检查末屏接地情况是否良好，或试验时打开末屏接地后未恢复完好，造成套管末屏盖内压紧弹簧缓慢氧化锈蚀，渐渐失去弹性导致末屏导电杆没有可靠与盖内接地金属片有效接触，造成末屏接地不良，甚至有放电。
针对这些缺陷制定了如下具体措施：
1）针对套管油样不合格、含乙炔气等缺陷采取的措施是：对新进套管要严格检验，避免人为因素引起故障。
2）针对套管密封不良、有进入气体或渗油现象采取的措施是：通过更换胶垫保持密封，使套管无渗漏。
芯撑 3）针对套管头部过热等缺陷可采用的具体措施是变铜铝过渡为银铜接触，从而减小氧化作用。另外，在拆、接、引过程中，要注意检查各部位是否连接良好，采用导电脂，减小其接触电阻，从而杜绝其过热现象。在运行时要加强巡视，利用红外测温仪对套管进行探温测量。
4）套管末屏接地不良或有放电迹象，可检查压紧弹簧，如氧化生锈应对弹簧除锈或直接更换新的
弹簧，然后可用万用表及摇表重复测量其对地是否接通良好。
6 结束语
变器套管在运行中，由于各种原，油纸电容式套管时不时会发故障或缺陷。对此，检修维护人员应做到：利用一切变压器停电机会检查套管，发现问题及时处理，消除隐患；采用高科技产品导电脂，降低接触面电阻，防止套管头部发热烧损：严把质量关，所购检修维护材料需经有关方面验收认可；提高检修工作人员专业技能，确保在一次设备验收时要严格认真。因此，我们只有全面了解和熟悉设备结构特点，对设备在运行中出现的问题进行分析总结，才能快速、有效处理缺陷，才能更好的确保设备及电网的安全可靠运行。
致谢
感谢廖伟兴班长对变压器套管常见故障分析过程中给予了许多指导，对本文提供了宝贵意见，谨此致谢。
［责任编辑：王迎迎］
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