一起典型的套管运行中漏油事故分析

毛文奇，彭平，刘赟，黄福勇，王军

（1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410004；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

一起典型的套管运行中漏油事故分析

毛文奇1，彭平2，刘赟2，黄福勇2，王军2

（1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410004；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

对一起典型的套管运行中漏油事故进行了分析，发现事故为套管导电管材质不合格，运行中受力断裂套管密封失效所致，并结合故障原因对套管的质量监督提出了建议。

变压器；套管；导电管；漏油

套管是将变压器内部电压引出的装置，是变压器的重要组成部件之一，对保障变压器的安全运行和电网的可靠供电至关重要〔1－3〕。套管事故虽然占变压器事故的比例不高，但套管事故引发的后果十分严重〔2〕。不仅会影响优质、可靠的电能供应，电容芯子放电故障等还可能会导致套管爆炸，引发火灾等。

常见的套管事故有电容芯子击穿、外绝缘闪络、套管内部放电、套管漏油等。

1 故障案例

某110 kV变压器型号为SSZ11－50000/110，2015年7月投运。主变高压侧套管型号为BRDLW－126/630－4，2014年7月出厂。某日，在现场巡视时发现该变压器高压C相套管将军帽漏油(图1)，变压器油位从上次巡视时的60%下降到40%，严重危及变压器的安全运行。

图1 大量套管油漏出形成油流

随即立即停电对故障套管及变压器本体进行诊断性试验。对故障套管和变压器本体进行油中溶解气体分析试验，并取正常的A相套管进行对比试验，试验结果见表1。从试验结果分析，套管和本体油中未出现异常的烃类气体，油中含气量正常，套管和本体内未出现放电或过热故障。但分析漏油的C相套管和变压器本体油中各气体组分含量和脱气量，发现故障套管和本体的各气体组分含量与含气量基本一致，且与正常的A相套管存在明显差异。此现象说明故障套管内的油与本体油可能已经贯通，下部密封应已失效。

表1 油中溶解气体分析试验结果

此外对变压器本体进行了直流电阻、绝缘电阻、介质损耗因素、变比、绕组变形等诊断性试验，对套管进行了介质损耗因素、电容量、绝缘电阻试验〔4〕，试验均未发现异常，说明变压器本体和套管的绝缘性能未受到损坏。

将故障C相套管吊出变压器检查，发现套管底部法兰金属桶、下瓷套、均压球均已脱落，油纸应力锥直接裸露；套管的电容芯完好，未受损伤；套管穿心导电管底部紧固螺栓根部断裂，如图2所示。根据吊出检查的情况分析，该套管漏油的原因:套管穿心导电管底部螺纹断裂，套管头部压紧弹簧的压力释放，套管密封失效，导致套管头部与上瓷套之间出现裂缝，套管内部油与本体油连通，由于本体油位高于套管油位，变压器内部油压较高，因此套管油从顶部将军帽密封破损处流出。

图2 现场断裂的套管

2 导电管断裂原因分析

套管结构如图3所示，从套管外部看主要由套管油室、上节瓷屏、接地法兰、下节瓷屏、均压球组成。套管的整体密封靠油室内部的压紧弹簧的压力实现，穿心导电管的顶部通过并帽与压紧弹簧连接，底部通过螺纹与均压球连接。套管装配时先给弹簧施加一定压力，然后将均压球与导电杆通过螺纹紧固，然后释放弹簧压力，弹簧回弹的压紧力套管整体压紧实现密封。从套管的装配工艺看，底部均压球与导电管的连接处承受了较大的纵向拉力。

图3 套管结构

套管用弹簧的设计图如图4所示，单根弹簧的设计工作应力最大值为F3为14 636 N，该套管实际使用了4根弹簧，因此其总应力最大值为:

F＝4×14 636＝58 544(N)

图4 弹簧设计

导电管的设计如图5所示，尺寸其下端螺纹根部最小截面积为:

因此其理论最大工作应力为:

从设计要求来看，导电管材质应为2A12－T4，属于Al－Cu基2系硬铝合金，设计的材质抗拉强度σb≥420 MPa，设计安全系数为:η＝420/160.53＝2.57。考虑到套管运行过程中受负荷增大、系统短路等情况时，导电管所受应力会明显增大，因此设计时留有较大的安全裕度。

现场实测断裂导电杆的金属材质发现为6063合金，属于Al－Mg－Si基6系铝合金，并未按设计要求使用2A12－T4铝合金。6063合金的抗拉强度小于2A12－T4铝合金，T4热处理制度下 σb≥172 MPa，T6热处理制度下σb≥241 MPa，均远低于设计要求，使得安全系数大大降低。导电管底部与均压球连接处为应力集中部位，且在经螺纹加工以后还可能存在细微的缺陷，正常运行时可能未超过其抗拉上限，但当变压器出现短路、负荷上升等情况，导电管底部螺纹处应力会增大，当应力超过其抗拉上限时则会导致导电管断裂。本次变压器套管发生故障在7月，此时正是夏季用电高峰，变压器负荷较大油温较高。套管内油受热膨胀，导电管所受应力增大，但由于材质强度不够，应力超过其允许应力，导致导电管运行中断裂，套管漏油。

3 结论

文中分析了一起典型的套管运行中漏油故障，故障原因为套管导电管材质不合格，导致导电管与均压球连接处螺纹处断裂，套管整体密封失效，套管油与本体油连通，在本体油压作用下套管油从顶部喷出。

随着目前设备价格的下降，部分厂家采取偷工减料等错误方式降低成本，导致设备存在运行隐患，而且这类隐患在现场往往不容易发现。因此设备质量监督时，除了关注电气设备性能以外，还应注意对材质进行检验，可以采取入厂抽检、现场检验等方式，确保设备所使用的材质符合要求。

〔1〕刘志轩，周金聪.几起变压器套管故障原因分析 〔J〕.电世界，2015，56(10):17-19.

〔2〕杜现秋，夏茂利，张全芳，等.两起变压器套管故障的原因分析及处理 〔J〕.电工技术，2016(3):52-53.

〔3〕黄明，李杰，安瑞峰.某220 kV变压器套管故障诊断分析与处理 〔J〕.山西电力，2015(6):30-33.

〔4〕国家电网公司.输变电设备状态检修试验规程:Q/GDW 1168—2013〔M〕.北京:中国电力出版社，2014.

Analysis of a Typical Accident on Bushing Oil Leakage in Operation

MAO Wenqi1，PENG Ping2，LIU Yun2，HUANG Fuyong2，WANG Jun2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410004，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

This paper analyzes a typical oil leakage accident of casing，and concludes that the cause was that the unqualified material of conductive tube which led to fracture and seal damage in operation.This paper proposes some suggestions about the supervision of bushing quality.

voltage transformer；casing；conductive tube；oil leakage

TM411

B

1008-0198(2017)04-0059-03

毛文奇(1981)，男，硕士，高级工程师，主要从事变电专业技术与管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.04.017

2017-01-10 改回日期:2017-03-09