变压器套管末屏接地缺陷分析及改进措施

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1、变压器套管末屏接地缺陷分析及改进措施杨坡;孟庆大;王建伟;张伟;田霖;李旸;吴思源【摘 要】近年来,冀北检修分公司发生多起变压器套管末屏接地不良缺陷,多为常接 地式套管末屏结构,导致放电,给变压器运行带来隐患.通过分析套管末屏结构,结合现 场实际缺陷情况,查找末屏接地缺陷原因,并在设备选型、基建验收及运行维护等方 面提出改进措施及建议,以防范此类缺陷再次发生,保障电网设备安全可靠运行.期刊名称】华北电力技术年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P61-65) 【关键词】 变压器;套管;末屏;接地【作 者】 杨坡;孟庆大;王建伟;张伟;田霖;李旸;吴思源【作者单位】 国网冀北电力

2、有限公司检修分公司,北京 102488;国网冀北电力有限 公司检修分公司,北京 102488;国网冀北电力有限公司检修分公司,北京 102488;国 网冀北电力有限公司检修分公司,北京 102488;国网冀北电力有限公司检修分公司, 北京 102488;国网冀北电力有限公司检修分公司,北京 102488;国网冀北电力有限 公司检修分公司,北京 102488正文语种】 中 文中图分类】 TM862变压器套管末屏接地缺陷分析及改进措施 杨 坡，孟庆大，王建伟，张 伟，田 霖，李 旸，吴思源(国网冀北电力有限公司检修分公司，北京102488)摘 要:近年来，冀北检修分公司发生多起变压器套管末屏接地不

3、良缺陷，多为常 接地式套管末屏结构，导致放电，给变压器运行带来隐患。通过分析套管末屏结构， 结合现场实际缺陷情况，查找末屏接地缺陷原因，并在设备选型、基建验收及运行 维护等方面提出改进措施及建议，以防范此类缺陷再次发生，保障电网设备安全可 靠运行。关键词:变压器;套管;末屏;接地中图分类号: TM862文献标识码: BDOI:10.16308/ki.issn1003-9171.2015.05.012Analysis of Transformer Bushing Tap Grounding Defect and ImprovementMeasuresYang Po，Meng Qingda，Wan

4、g Jianwei，Zhang Wei，Tian Lin，Li Yang，Wu Siyuan(State Grid Jibei Electric Power Co.Ltd.Maintenance Branch，Beijing 102488，China)Abstract: Poor grounding frequently occurred in transformer bushing tap in Jibei power grid in recent years and most were caused by bushing tap discharge which brought hidden

5、 troubles to transformer operation.The causes of the bushing tap defect are investigated in this paper by analyzing the bushing tap structure and actual defect condition.Improvement measures and recommendations are proposed in equipment selection，construction acceptance，operation and maintenance to

6、prevent the recurrence of such defects.The safe and reliable operation of power grid equipment is ensured. Key words: transformer，bushing，end shield，earthing 0 引言 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1。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。

7、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2。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3。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

8、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4 。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）5 。近几年，冀北检修分公司多次发生常接地式套管在运行中末屏悬浮未接地，导致放 电现象发生，给变压器的运行带来隐患。1 末屏接地缺陷情况1.1冀北公司缺陷情况2006年10月9日，检修预试中发现承德站2号A相高压侧套管（型号 BRDLW-550/1600-3，末屏结构为常接地方式，2005年6月10日出厂，2005 年12月28日投运）

9、乙炔为0.5 pL/L（从末屏处取油），后检查发现套管末屏有放电 痕迹，怀疑运行中末屏悬浮造成对地放电，从而产生微量乙炔，后对末屏进行了更 换， 3个月后复测乙炔为0。2008年12月4日，检修预试中发现天马变电站3号主变C相中压侧套管（型 号BRDLW1-252/3150-4，末屏结构为常接地方式，2007年3月4日出厂， 2007年12月26日投运）末屏有大量碳状物，油中乙炔为0.4 pL/L,后安排更换 末屏。2009年2月27日，太平站运行人员巡视时发现3号主变B相中压套管底座 处有异音，后经检查，为3号主变B相220 kV套管末屏与在线介损检测装置的连线脱落，后对该套管进行了介质损耗

10、及电容量、末屏绝缘测试，并对套管绝缘油进 行了色谱分析试验，试验结果未见异常，后更换了该只套管的末屏，重新安装了在 线介损检测装置。(4) 2009年3月21日，检修预试中发现房山站3号主变A相高压侧套管(型号 BRDLW-500/630,末屏结构为常接地方式，1999年11月18日出厂，2000年 5月22日投运)末屏盖内有黑色脏污，末屏外层接地铜套未完全弹出，后对末屏进 步检查发现，末屏接地铜套恢复正常位置后使用万用表测量对地电阻为20 MQ, 500 V兆欧表测量对地电阻为0,套管电容量、介损正常，后对该设备在更换末屏 时从末屏处取样化验，结果发现H2(216.8 pL/L)偏高，C2H

11、2(61.3 pL/L)超过注意值，再次从套管头部取样，试验数据变化相差不 多，后抽真空脱气处理，脱气后H2(178.6 pL/L)，C2H2为54.4 pL/L。2009年9月5日，检修预试中发现唐山西4号主变A相高压侧套管(型号 BRDLW-550/1250-4，代号为OT803，末屏结构为常接地方式，2007年1月1 日出厂，2008年4月12日投运)末屏盖内有大量积碳，末屏引线柱突出，测量绝 缘电阻为0。油务试验油中含有0.3 pL/L乙炔(从末屏处取油)、甲烷达到142 pL/L。三比值为0,1,2,属中度过热，之后更换了末屏。1.2其他公司缺陷情况王效庄站3号变2007年预试发现高

12、压A相、中压A相及高压中性点存在末屏 接触不良现象，高压A、中压A套管（中压A型号BRDLW-126/1250-3，代号 OT503-1;高压 A 型号 BRDLW1-252/630-3，代号 OT670, 2005 年出厂， 2006年投运）末屏接地处放电，放电烧痕约2 mm。2号变预试又发现一只套管末 屏存在放电痕迹，套管制造厂派技术人员对放电套管末屏接地导杆环进行了更换。 2008年2月25 日上午，对策城3号主变进行试验前发现220 kV C相高压套 管（型号BRLW-252/630-4）的接地小套管的接地弹簧在压缩储能位置，未弹出（运 行中应在弹出位置），表明接地小套管运行中未接地或

13、虚接地。试验中发现变压器 220 kV B相高压电容套管介质损耗偏大，220 kV C相高压电容套管末屏绝缘电阻 为0。进一步检查发现B相套管末屏有明显过热烧伤痕迹，C相套管末屏有燃烧后 流出的焦油。经现场处理，220 kV B相高压电容套管介质损耗试验合格，但末屏 接地弹簧已烧坏，弹不出;C相高压电容套管末屏绝缘电阻仍为零。2008年2月 25日下午对3支220 kV高压套管取样进行油中溶解气体色谱分析，A、B相高压 套管试验数据正常;但220 kV C相高压套管发现C2H2（91.33 pL/L）严重超标，氢气含量为185.5 pL/L,总烃为303.33 pL/L, 三比值结果为1，0，

14、2，证明套管内部有电弧放电，2008年2月27日，由厂家 更换了 220 kV B相高压套管末屏及220 kV C相高压套管。同年8月15日策城3号变进行消缺，消缺后进行修后试验发现，220 kV B相套 管介质损耗数据异常，出现了负值，电容量近似为零。小套管绝缘值10 000 MQ, 套管主绝缘值10 000 MQ,色谱异常。产生B相套管故障的原因可能是抚顺雷诺 尔电气有限公司2008年2月27日在处理小套管绝缘为零的缺陷时,曾经对有问 题的小套管进行了更换,小套管内部引线有可能焊接不牢,套管电容芯子与末屏间 的连接导线在运行中断落，造成剧烈的电弧放电，并且故障发展迅速，套管电容芯 子接近击

15、穿。新镇2号变220 kV B相套管型式BRDLW-252/630-3，抚顺雷诺尔（原沈阳传 奇） 2006年7月产品，2007年1月投运。2008年预试发现末屏未接地造成运行 中放电，已于2008年3月处理合格。（4）高楼1号变220 kV B、C相套管型式BRDLW-252/630-3，抚顺雷诺尔（原沈 阳传奇） 2006年7月产品，2007年6月投运。2008年5月预试发现末屏放电， 接地罩无法卸下，试验无法进行，已于当日处理合格。翟各庄2号变220 kV B、C相套管型式BRDLW2-252/630-3，220 kV中性 点套管型式BRDLW2-126/630-3，抚顺雷诺尔（原沈阳传

16、奇）2005年7月产品， 2005年1 1月投运。2008年8月预试发现套管末屏对地放电，接地罩无法卸下， 已于2008年8月处理合格。2009年6月24日，湖北超高压公司所属500 kV钢都变电站3号主变A相500 kV套管炸裂起火，套管为沈阳传奇公司2009年1月出厂的BRDLW- 550/1600-4型产品。2 缺陷原因分析2.1末屏接地类型2.1.1外置式这种末屏通过外部接地装置接地，在套管法兰处有一绝缘小瓷套，末屏接地引出线 穿过小瓷套通过引线柱（螺杆）引出，引线柱对地绝缘，外部通过接地金属连片或接 地金属软线、接地金属连接装置（部分新型结构）等与接地部位底座金属相连，如图 1所示。

17、图 1 外置式末屏这种接地方式的优点是可以直接观察到末屏外部接地是否可靠。缺点是接地引线因 经常拆卸可能引起断裂，检修中防腐喷漆等处理可能造成接地金属连片或引线接地 不良。2.1.2 内置式这种末屏通过接地盖、帽接地。末屏接地引出线穿过小瓷套通过引线柱引出，引线 柱对地绝缘，引线柱外加罩金属接地盖或接地冒，引线柱和接地盖相连，接地盖直 接接地。接地盖和引线柱连接方式主要分为弹簧片连接和直接接触连接，如图2 所示。图 2 内置式末屏 这种接地方式优点是简单方便，防尘、防腐蚀，需要对末屏检查和试验时只要取下 接地盖即可。缺点是不易观察末屏接地状况;末屏引线柱变形或表面有氧化层时， 易造成末屏接地不

18、良或悬空;不能用万用表直接检查是否可靠接地。2.1.3 常接地式该末屏采用杆式套筒接地方式。末屏由引线柱引出，引线柱对地绝缘，引线柱外套 一个连接有弹簧装置的金属接地套，金属接地套与引线柱紧密接触。正常运行时金 属接地套受内部弹簧的压力与套管内侧接地金属法兰相连，通过弹簧式接地套末屏 可靠接地。最外部有金属护套盖旋紧保护并有密封垫密封以防灰尘和潮气进入，其 实物和结构如图3、图 4 所示。停电后，需对套管末屏进行检查和试验时，向内按压金属接地套，使其与套管内侧 接地金属法兰相连处脱离，取一金属销插入引线柱的限位孔中，此时引线柱和接地 法兰断开，末屏引线柱不接地而悬空对地绝缘，此时可对引线柱连接

19、测试线进行试 验6 ，如图5 所示。图 3 常接地式末屏图 4 常接地式末屏结构示意图图 5 试验时断开接地状态2.2 缺陷形成分析上述案例中套管末屏均为常接地式结构，常接地式末屏结构与过去铜片外露固定接 地方式相比，具有在套管试验过程中，不用将接地点打开的特点。避免了试验工作 完成后，忘记恢复接地片的问题7 。但是，这种末屏由于在设计时采用铜、铝碰撞接地方式。极易由于电腐蚀造成接触不良，使电容末屏对地放电。另外，由于试验过程中，试验人 员如不用专用工具按照规定方法打开测量套筒，容易把末屏柱划伤使套筒弹出不到 位，造成电容末屏接地不良或未接地状态下运行。常接地式末屏接地缺陷主要产生原因为外层接

20、地套弹簧压力不足，或引线柱脏污卡 涩，导致接地套没有完全回到正常位置，与末屏引线柱间接触不良，造成末屏接地 故障。2.3 缺陷处理检修预试中如果发现常接地式套管末屏放电或绝缘电阻降低，应马上进行绝缘油试 验，结合油化验结果综合分析判断，提出检修建议，严重时进行末屏更换。 更换末屏后需重新进行该套管的预防性试验，并在投运后 1 个月内进行带电测试 有条件时，可结合停电对绝缘油进行色谱分析，以确保套管末屏接地良好8 。3 改进措施及建议 根据公司变压器运行经验，结合现场实际问题，从以下几个方面提出改进措施及建 议。3.1 设备选型 根据冀北公司近年来发现的套管末屏接地问题，发现各类型末屏接地结构均

21、有不同 程度不完善的地方。外露连接式结构的变压器套管末屏在运行中和检修后都能很直观地检查末屏接地是 否良好，但由于没有保护罩，检修中有损坏末屏瓷套的危险。金属外罩封闭式结构如发生内部弹簧弹力不足或断裂，可能发生接地不良或放电， 且运行中无法发现，检修后恢复接地时无法检测是否接地良好。常接地式结构的末屏可以进行接地是否良好的检测，但接触情况受控于内部弹簧弹 力，检修或试验后恢复接地不当容易造成接地不良。建议变压器套管制造厂在设计末屏结构时，采用固定连接片接地，并加装保护罩， 既能防止末屏进水受潮，又便于安装在线装置引出线，加强在线检测。3.2 基建验收 对变压器进行验收时，验收人员应同变压器制造

22、厂专业人员一起验收，共同检查常 接地式末屏接地套是否完全复位，用万用表测量末屏引线柱接地是否良好。 在变压器投运前，如需打开常接地式套管的末屏罩，应征得运行人员的同意，恢复 后应用万用表检查末屏接地是否良好，并做好相关记录。3.3 运行维护3.3.1 运行时 变压器运行时，运行人员应加强对套管的巡视，特别要注意是否有异音、油位是否 正常、在线监测装置连线是否有异常等，每月进行红外测温工作，并做好相关记录， 以便及时发现安全隐患9 。3.3.2 停电检修时 在对常接地式套管进行高压试验或检修时，首先要检查套管末屏接地处有无放电痕 迹，解除末屏接地应采用制造厂配给的专用工具，恢复接地后先检查接地套

23、是否完 全弹出，再用万用表检查末屏引线柱是否接地良好。安装有介损在线监测装置的套管，停电检修时还应检查在线介损装置连线是否可靠、 接地是否良好。4 结论 检修试验时，利用相关试验检查套管末屏接地情况，检查末屏是否受潮，有无绝缘 缺陷。对于和套管末屏相关的安装、检修和试验工作，应严格按照规范要求进行，按照末 屏接地结构的工作特点，恢复接地时一定要认真仔细地进行检查和核对位置。应加强套管在线监测工作，对220 kV及以上电压等级的套管安装在线介损及电容 量检测装置，并每半年进行一次带电测试。平时应按周期进行红外测温工作，以便 随时了解设备运行情况，及时发现末屏接地缺陷，消除隐患，保障电网运行安全稳

24、 定。参考文献1陈起翘.500 kV油纸电容式变压器套管绝缘损坏分析J.电工技术，2008 , (3) : 22-23.2 王新变压器套管末屏损坏的处理及防范J,电力安全技术，2006 , 5(8): 42-43.3 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) : 43-48.4 李坚变电运行及生产管理技术问答M 北京:中国电力出版社，2008.5 陈化钢电气设备预防性试验方法及诊断技术M 北京:中国水利水电出版 社，2009.6 雷玉贵变电检修M .北京:中国水利水电出版社，2006.7 Q/GDW 1682008，输变电设备状态检修试验规程S.8 GB/T 72522001 ,变压器油中溶解气体分析和判断导则S.9 DL/T 6642008，带电设备红外诊断应用规范S. 收稿日期:2014-12-05 作者简介:杨坡(1985)，男，工学硕士，工程师，从事变电设备电气试验工作。（本文编辑 杜秋平）