变压器套管安全隐患与防范措施的分析

洪艳君

（国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建 厦门 361006）

1 变压器套管概述

变压器套管是变压器箱外的主绝缘，变压器套管的引出线应通过绝缘套管连接，使得引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引线的作用。随着我国能源经济的发展，电力供应逐年增加，变压器也逐渐向高电压、高容量发展。为满足市场需求，达到并超越国外先进水平，在产品性能、安装尺寸不变的条件下，外形美观、体积小、质量轻的产品将是一种发展趋势。变压器套管由测量导体和位于变压器油容器顶部的空气释放开关组成[1]。

2 套管的结构

变压器套管主要用于支撑引出线到地面的绝缘，起到防电、防污染、防雨防潮的作用。根据电路结构的不同，变压器套管主要包括穿缆式、导杆式等，当整体承载力为1 250 A 及以下时，应选用电缆类型。

箱体内部为铝绝缘管，套管为绝缘导体，内环带穿过铝管套管，再穿过套管，最后将固定扣的连接销和电缆连接到螺纹盖的一端，带导向杆和牵引杆的盖板通常适用于承载能力超过1 250 A 的场合，导杆内部由封装金属丝作为载体组成。现场装配时，绕组可连接到气缸后部的端子座上，内部动力转向杆可以拆卸，便于连接。

3 变压器套管的使用注意事项

在安装和维护过程中，应特别注意防潮。除清洗干燥条件外，最好能在40～50 ℃组装，因为电容芯子温度高出环境温度10～15 ℃时，可以降低湿度的影响。组装前加热至70～80 ℃为佳，保持3～4 h，以便排除表面潮气，尽量在冷却前完成准备工作；壳体顶部的密封可分为壳体本身的密封和螺纹引线的密封，其作用是控制压力，防止波片破裂，才能达到密封效果。如果顶夹块和顶夹头密封不严密，雨水会在顶夹块、顶夹头和电缆处沿线路进入变压器。装配中除要有清洁干燥的条件以外，最好能在40～50 ℃温度下进行组装。

在起吊﹑卧放﹑运输过程中，套管起吊速度应缓慢。避免与其他物体碰撞，垂直升降时，升降线采用法兰，上壳体连接麻绳，防止倾倒，小心不要提起瓷圈套管，防止连接电池盒的钢丝碰撞；放置壳体时，避免在任何部位落地；如果机壳是水平运输的，必须放在一个专用的盒子里，安装平面上必须有2 个支撑点，支撑点一定要在顶部，不能有瓷裙和瓷尾，套管必须固定在箱中，避免在运输过程中移动或损坏机箱。

检修维护人员应注意的问题。试验人员拆接末屏套管引线时，必须防止导杆旋转或旋转到接地部位，测试后，导杆必须恢复到原来的状态。测试后可以用万用表来测量端子屏是否接地，这是检查端子屏接地后是否恢复的可靠方法；油品取样人员工作后必须紧固取样口；严格质量控制，采购的维修材料须经主管部门验收批准[2]。

4 故障案例

近年来，变压器套管密封问题比较常见，主要集中在电缆盒和顶部密封不良。

4.1 案例1 ：电缆盒密封不良

某台110 kV 变压器型号为sz11-50000/110，运行约15 个月后发生故障，变压器的差动保护动作，故障发生后，检修人员对变压器进行了试验和检查，除油色谱分析异常外，直流电阻和绝缘电阻未见异常。通过三比值法的分析，故障编码组合为102，为轻弧放电，根据增量计算，CO2/CO 为0.57 很可能是固体绝缘的分解，做出吊罩检查决定。经检查，变压器高压电缆套管头部C 相套管端部有明显的水浸痕迹，由C 相套管端部进水确认，如果套管的端部密封不好，外部的水分和湿气就会被吸进套管中，并沿着电缆进一步渗透。在绕组电缆出口转角处根部的积聚和滴落，导致内部湿度增加，从而导致绕组绝缘受潮劣化，绝缘电阻降低，差动保护动作。

4.2 案例2 ：顶部密封不良

220 kV 变压器夜间爆炸，穿缆式套管的顶部可以根据套管的铁芯与主变压器本体连通，在这种情况下如果不能合理解决顶部的密封问题，很容易在变压器线路晃动等外力作用下松动。导致密封位置就会有缝隙，外界空气进入外壳，形成一个气室。一般情况下，它位于导电铜管上方。此外，通过螺纹与密封圈的缝隙，上端与空气连通。通过变压器油，下端与变压器本体连通。随着主变压器本体油量的提升，导电铜管上的气室容积大小也将随之发生变化。再加上套管内外温差的影响，产生内外压差。一般来说，如果变压器内部的自然环境发生变化，如变压器油量的增减，工作温度的变化，气室也会因变压器本体的变化而发生变化。夏季降水期间，雨水极易积聚在套管顶部。此时，在外壳内部负压的作用下，雨水很容易被吸入变压器内部。降水期间若遇大风，电线会晃动，进一步破坏套管顶部的密封性，导致更多的雨水进入变压器，最终造成变压器更严重的常见故障。工作人员在雷雨后检查220 kV 变压器时，发现绕组堵塞发生短路故障。经过检查，发现与B、C 相比，A 相外壳的法兰片和总帽有严重的锈蚀和松动现象。水进入外壳后，绕组之间的绝缘电阻抗压强度会降低，绝缘层会被穿透而短路，判断为A 相外壳顶部进水。这种情况的主要因素是顶部结构密封不良。同时，外壳顶部没有严格的密封方案，使得外壳顶部积聚的水顺着导电管直接进入变压器。在对套管顶部进行密封处理的过程中，应采用科学、合理、高效的方法将螺栓固定在套管顶部，可以有效避免密封不严密的情况。为了更好地保证密封的实际效果，可以采用双螺栓结构。此外，还可以标记套管螺栓的密封位置，以便在后续操作中更方便。

5 预防措施及相关建议

变压器套管可以根据实际运行情况安装在线监测装置，持续跟踪套管数据的变化，通过数据比对分析，及时发现套管缺陷。

运行过程中，操作人员应仔细监测并记录充油仓的含油量，必要时，用望远镜仔细检查壳体各部件的密封性，用红外测温确定壳体的含油量，发生溢油事故，应立即报告，并采取相应措施。

6 提高运行可靠性措施和建议

6.1 结构设计方面

最好使用阀盒底部的金属棒，并在阀盒中间端使用绝缘盖，防止旋转，将其锁在螺纹箱结构的顶部，为避免螺纹接头因张力而松动，在使用过程中应加热，切勿断开或中断端子，多点、多通道间隙应避免驱动器与高压线接触。

6.2 制造工艺和试验方面

管道焊接几段后，必须检查焊接工艺的质量，避免导电管道在运行过程中焊缝漏油，在外壳的制造过程中，应严格控制生产环境的清洁度和部件的变形，测试不均匀电场与电容器屏之间的放电及异物的机械强度，避免在使用过程中接触强度过大导致连接器过热，并在焊接前后检查。

6.3 安装和运行维护方面

拉杆三脚架扣安装好后，用扭矩测量装置检查安装张力，避免因张力过大而断裂。在监控装置上安装带有屏幕转换器的盒子来接收信号。在安装锁紧装置前，必须定期检查测试介电损耗和电容。正常运行损耗会产生少量乙炔，如果套管受潮或密封损坏，会加剧乙炔含量的增长。对于有过热或漏油等问题的套管，必须及时进行同类型套管的状态检测和分析。

7 结束语

变压器高压套管是变压器的薄弱环节，头部结构中的薄弱环节易造成轻微的负压。老化和技术引进不当会导致密封不良和外部进水，导致变压器产生严重故障，影响设备的稳定运行。为避免箱体密封不良，建议加强对箱体最终安装过程的控制，同时可利用油色谱、微水和局部在线监测装置进行实时数据监控。