电力变压器高压套管末屏接地方式问题探讨

王元平

摘要：近年来，随着用电负荷逐年上升，高压套管发生的故障也越来越多。高压套管主要发生的故障有末屏接触不良、介损超标、渗漏油、套管接触过热等。其中，末屏接触不良是高压套管发生故障的最主要原因。本文以110kV某变电站高压侧A相套管末屏装置为例，阐述了变压器套管预试中异常问题及分析方法，提出了电力变压器高压套管末屏故障处理措施。

关键词：高压套管;套管末屏

110kV及以上电力变压器出线高压套管多数采用油浸纸绝缘电容式套管，它是将变压器内部的高压引线引到油箱外部的出线装置，既作为引线对地的绝缘，又起到固定引线的作用。因此，要求套管必须具有足够的电气强度和机械强度。各种事故表明，出线套管是变压器绝缘的薄弱环节，一旦套管发生事故，就会危及变压器的安全运行，严重的可能发生爆炸和引起火灾。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。

一、变压器高压套管问题的提出

在进行变压器高压套管例行试验时，由于铝质接地盖安装工艺存在不足，在转动接地盖过程中易发生卡涩或“沾粘”，导致接地盖旋转受阻乃至不能旋转的现象时有发生，有时甚至因此而放弃本相套管末屏的测试。这样既影响了例行试验工作的顺利进行，又影响了变压器高压套管测试数据的连续性和完整性，对以后该设备状态检修周期的确定和设备绝缘状况分析、判断缺少数据支持，进而会影响专业人员对设备绝缘状况的综合分析和判断力， 是因现在绝大部分高压套管末屏接地盖和底座是铝材质制成的。铝材质存在熔点低、材质软、易发涩及易“沾粘”等缺点。变压器套管在安装时，厂家没注意在接地盖和底座的内外螺纹间适量涂抹润滑油脂，使螺纹间缺少了所需的保护油膜，失去了对铝材质螺纹联接的保护措施。变压器运行后，当例行试验工作需将接地盖取下或旋紧时，内外螺纹间将产生一定的挤压力和摩擦力，正是这种挤压力和摩擦力使铝材质越加发涩、发热并产生线性热膨胀，此时继续旋转末屏接地盖先是手感发涩且用力渐大，后是旋转角越发变小，随着处理时间的延长和左右旋转用力的继续加大， 进一步增大了内外螺纹间的挤压力和摩擦力，末屏接地盖与底座螺纹的联接已发生局部“沾粘”。因此向有关变压器厂家建议，使用铝材质制作变压器套管末屏接地装置，在出厂前安装时应在接地盖的螺纹上应适量涂抹润滑油脂，避免出现铝材质易“沾粘”现象。末屏接地装置也可以考虑采用黄铜或不锈钢材料制作，可以达到较好的使用效果。在实际运行中还会经常出现由于套管末屏接地装置接地不良，造成套管末屏损坏现象时有发生。

二、油浸纸电容式高压套管末屏的结构

油浸纸绝缘电容式套管由油枕、上瓷套、下瓷套、电容芯子、法兰、法兰圆筒和均压球等组成的。套管绝缘由内绝缘和外绝缘构成。外绝缘指套管的外绝缘瓷套，内绝缘指电容芯子。外绝缘瓷套还同时作为装变压器油的容器，优质的变压器油充于瓷套和电容芯子之间。内绝缘层以电容芯子中的导电管中心线为轴心，内部同心放置铝箔。由于电容纸的纤维在油中起屏障作用，而且经过真空处理，油又填充了纸中的气隙，所以这种绝缘电气强度非常高。套管电容芯子的最外屏即为所说的末屏，由于它的对地电容与套管的主电容相比较小，所以说它也是高压套管与外部连接的最薄弱环节。为防止末屏接地不良而导致出现悬浮电位而发生放电，运行时末屏必须经过接地装置可靠接地。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Φ4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，接地套不能隨弹簧完全弹出，造成末屏不能可靠接地。

三、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。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，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。若检修后试验数据符合标准要求，即可投入运行。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。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、接地帽接地的末屏要测量末屏接地引出的尺寸和接地盖帽内的深度，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且压力足够、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。

结语

随着电力负荷的增加，高压大容量变压器的输入量迅速增加。只有准确理解和掌握各种端屏接地原理、结构和操作注意事项，才能正确判断高压套管端屏接地故障的原因和类型，及时发现问题并采取相应措施，最大限度地减少变压器高压套管端子屏接地故障，确保变压器安全稳定运行。

参考文献：

[1] 黄宗君，韩绍周.油浸变压器高压套管末屏异常分析及处理[J].黑龙江电力，2015，（5）.

[2] 李华良，郝宇亮.变压器套管末屏接地不良对局部放电测试的影响[J].四川电力技术，2016，（1）.

[3] 唐嘉宏.220kV 变压器高压套管末屏故障原因分析与处理[J].华电技术，2015，（7）.