一起220 kV 变压器高压套管末屏绝缘数据异常事件分析与处理

陈思凡，陈灏泽，付正洲，严峥嵘，杨 涛，向 莉

（国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

220 kV 变压器作为电力系统中电压等级变换和电能传输的一次设备，其安全运行对整个供电系统有着重要影响。而其高压套管作为变压器的重要部件之一，其主要功能是将绕组引线从变压器内部引出来，并为其与变压器油箱之间提供绝缘支撑作用，同时套管端部一次接线板可用于连接一次引线与外部母线引线。变压器在运行过程中可能会经历数次的过电压、过负荷甚至出口短路等事件，这对高压套管的质量提出了很高的要求。近年来，我国多个变电站发生的变压器跳闸事故都与高压套管故障有关，因此在今后的工作中相关人员应该提高对变压器套管运行质量的重视。

1 变压器高压套管末屏的结构

目前，变电站在运的220 kV 变压器高压侧套管均为电容型结构，电容屏尾端的抽出端子称为末屏。高压套管在日常运行过程中，末屏必须可靠接地，以防出现电压悬浮，损坏套管电容屏绝缘材质。高压套管末屏常见的结构有常接地结构、弹簧盖压接结构、外接金属连片结构等，如图1 所示。

图1 高压套管末屏结构

常接地结构末屏通过引出线穿过瓷套后连接引线柱，引线柱外为接地金属护套，金属护套与套管内部接地法兰相连接，其内部有弹簧，通过弹簧压接使得引线柱与金属护套连接，从而达到末屏引线柱接地的目的。其优点是自动接地，防止由于检修检修人员失误，忘记给末屏接地带来的运行风险；缺点是弹簧在套管内部，当其出现卡涩、弹力下降等缺陷时，无法及时发现，给套管安全运行埋下较大隐患。

弹簧盖压接结构相对常接地结构较为简单，末屏引线在内部与引线柱连接，并通过小瓷套固定在套管下端，外盖内部为弹簧结构，运行中外盖压住引线柱，并通过螺纹结构与套管末屏外部接地法兰紧密连接，保证末屏运行中处于接地状态。其优点是结构简单，无需多余的螺栓部件，且连接可靠；缺点是检修人员在恢复末屏接地的过程中可能会出现弹簧移位，接地不良，并且会出现检修人员忘记恢复末屏接地，使得套管末屏运行中出现悬浮电位，影响设备安全运行。

外接金属连片结构和弹簧盖压接结构在末屏引线的引出方式上相似，但为了解决弹簧盖压接存在的问题，外接金属连片结构将弹簧盖换成了金属铜片，铜片一端与末屏引线柱紧密连接，另一端通过螺栓与套管末屏外部接地法兰紧密连接，保证套管运行过程中末屏可靠性接地。其优点是末屏接地状态肉眼可见，结构简单；缺点是螺栓在长时间运行以后，经过日晒雨淋容易生锈，可能会出现套管试验时连接片无法拆除的情况。

通过比较可以发现，这3 种结构的末屏均有相应的优缺点，而在实际的电力生产中这3 种末屏均有应用，本文将结合一起末屏绝缘数据异常事件进行进一步讨论。

2 案例经过

2019年7月4日， 对 220 kV 某变 电 站 2 号主变进行例行试验的过程中，发现2 号主变220 kV 侧C 相套管末屏绝缘只有1 000 MΩ，在用吹风机对末屏进行干燥处理以后，末屏绝缘降低为400 MΩ，检查发现C相套管末屏盖子和固定压板上均有锈蚀，在末屏固定压板上的锈蚀痕迹上，还发现疑似放电痕迹，如图2所示。正常的B相套管末屏盖子和固定压板如图3所示。

图2 C 相套管末屏

图3 B 相套管末屏

3 处理经过

按照《国家电网公司变电检测管理规定》要求，末屏绝缘低于1 000 MΩ 时，需对末屏进行介质损耗因数检测试验，按照GB50150—2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求，末屏介质损耗因数不应大于2%。随后电气试验班人员对220 kV 侧C 相套管进行末屏介质损耗因数测试，测试结果如表1所示。其中220 kV 侧C 相套管铭牌如表2 所示。

经试验，220 kV 某变电站2 号主变220 kV 侧C 相套管末屏介质损耗因数为1.145%，交接时为0.4%，略有增加，但测试结果仍为合格。

7月5日，打开220 kV 侧C 相套管末屏盖子，在晴好天气下凉晒数小时后，进行末屏对地绝缘电阻测试，测试结果为600 MΩ。

4 原因分析

通过末屏盖子和固定压板上锈蚀痕迹分析，该末屏可能存在进水受潮现象。经过电吹风干燥处理和晴好天气晾晒处理以后，绝缘电阻数据几乎没有太大变化，甚至比第一次测试数据还低，说明潮气已经进入末屏内部出不来，无法进行彻底干燥处理。

5 影响分析

（1）该末屏的接地方式是通过末屏与盖子里面的铜片进行连接，铜片通过压力弹簧与盖子连接，盖子再与设备接地外壳连接。这种连接方式存在一些缺点，在弹簧变形或者压接位置倾斜时，容易造成末屏与同板接触部位变小，长时间运行后，可能会造成末屏对外壳放电。

（2）套管进水受潮后，水汽凝结在套管下部，水分一般不易渗入电容层间或使电容层普遍受潮。如果进潮量较少，时间不长，就像本次试验的220 kV 某变电站2 号主变220 kV 侧C 相套管，主介损无明显变化，末屏绝缘电阻较低，末屏介损略有增大，尚在合格范围之内；随着时间的的推移，进潮量变大，但受潮时间不长，套管底部可能会有水分可以放出，如果水分影响到端屏，主介损会有较大增量，或者主介损没有明显变化，末屏绝缘电阻进一步降低，末屏介损继续增大，套管中的绝缘油耐压值降低；如果不进行及时处理，进潮量继续增大，受潮时间较长，潮气进入电容芯部，则主介损增大，末屏绝缘电阻降低，末屏介损继续增大，油中含水量增加，可能会造成套管绝缘类故障，引发电力事故。

表1 C 相套管末屏介质损耗因数测试结果

表2 220 kV 侧C 相套管铭牌

6 处理建议

（1）建议适时对220 kV 侧C 相套管进行更换。

（2）在无法进行更换的情况下，运行期间应加强带电检测，并缩短检修周期。

7 结 论

本文介绍了一起220 kV 变压器高压套管末屏绝缘数据异常事件分析与处理，以供参考。