一起1000 kV变压器高抗套管乙炔超标故障分析

东北电力技术２０２１年
故障分析一起１０００ｋＶ变压器高抗套管乙炔超标故障分析
彭翔天，尹建军，高㊀燃，马㊀凯，万礼嵩（国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽㊀合肥㊀２３０００９）
摘要：针对一起１０００ｋＶ变压器高压并联电抗器（高抗）套管乙炔超标的问题，通过油色谱检测㊁试验及解体检查等分析原因，为以后特高压高抗套管研发制造及运行维护提供参考㊂
关键词：特高压高抗；乙炔超标；套管
［中图分类号］ＴＭ６３㊀［文献标志码］Ａ㊀［文章编号］１００４－７９１３（２０２１）０２－００３０－０３
ＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ１０００ｋＶＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＳｈｕｎｔ
ＲｅａｃｔｏｒＡｃｅｔｙｌｅｎｅＥｘｃｅｅｄｅｄ
ＰＥＮＧＸｉａｎｇｔｉａｎ，ＹＩＮＪｉａｎｊｕｎ，ＧＡＯＲａｎ，ＭＡＫａｉ，ＷＡＮＬｉｓｏｎｇ
（ＳｔａｔｅＧｒｉｄＡｎｈｕｉＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔａ１０００ｋＶＵＨＶｓｈｕｎｔｒｅａｃｔｏｒｂｕｓｈｉｎｇａｃｅｔｙｌｅｎｅｅｘｃｅｅｄｉｎｇｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｒｏｕｇｈｏｉｌｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｅｓｔａｎｄｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｒｅａｓｏｎｓａｎａｌｙｚｉｎｇ，ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｆＵＨＶｓｈｕｎｔｒｅａｃｔｏｒｄｒｉｖｅｐｉｐｅｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵｌｔｒａＨｉｇｈＶａｃｕｕｍ（ＵＨＶ）；ｓｈｕｎｔｒｅａｃｔｏｒ；ｄｒｉｖｅｐｉｐｅ
㊀㊀随着社会用电量增加，变压器的安装量也随之剧增，电压等级越来越高，特高压高抗套管的使用量也相应增多㊂套管是变压器及高抗的重要组成部件，起着高压引线引出的绝缘和支撑作用［１－４］，油浸式电容套管因适用电压等级高㊁检修方便等优点得到广泛应用［５－７］㊂但是套管缺陷或故障引发的变压器停电事故越来越多，其中乙炔超标是套管最常见的故障之一，分析和掌握油浸式电容套管乙炔超标的主要原因，对有效预防套管及变压器故障很重要［８］㊂本文针对一起１０００ｋＶ变压器高抗套管乙炔超标的问题，通过油色谱检测㊁试验及解体检查等分析原因，为后续套管制作工艺改进提供参考㊂１㊀ＧＯＥ型套管结构
某特高压站１０００ｋＶ变压器高抗套管由瑞典ＡＢＢ公司２０１２年生产，型号为ＧＯＥ２６００－１９５０－２５００－０ ５－Ｂ，２０１３年９月正式投运㊂该套管主绝缘采用油浸式电容芯体，户外空气侧外绝缘和油中端采用瓷绝缘子外套，电容芯体与上㊁下瓷绝缘子外套间充绝缘油㊂
套管结构见图１，套管底部接线端子通过套管内部的拉杆系统与套管载流底板和导流管连接；套管顶部接线端子通过套管内部软导流排与导流管连接㊂套管拉杆系统的部件由碳钢拉杆㊁补偿铝管㊁补偿钢管㊁导向锥㊁拉杆螺母和垫圈组成；套管载流结构部件由底部接线端子㊁载流底板㊁绕制管
（１０００ｋＶ特有）㊁导流管㊁导流排（软连接形式）㊁定位油密封管㊁定位补偿管㊁顶部接线端子组成；导流管外部通过压紧弹簧与外瓷套机械连接［９－１０］㊂
２㊀存在问题及处理
２０１９年５月１１日，某检修公司年检期间对该站１０００ｋＶ高抗套管开展离线油色谱检测，发现Ｃ相乙炔体积分数为８９ ４９μＬ／Ｌ，测试结果如表１所示㊂采用三比值法分析，原因为低能放电，套管其他电气试验数据均符合规程要求㊂为确保该高抗安全运行，现场组织利用备用相套管完成更换㊂
２０２１年
彭翔天，等：一起１０００ｋＶ变压器高抗套管乙炔超标故障分析
图１㊀ＧＯＥ型套管结构
表１㊀某１０００ｋＶ高抗Ｃ相套管油色谱测试结果μＬ／Ｌ
特征气体
Ｈ２
ＣＨ４Ｃ２Ｈ６Ｃ２Ｈ４Ｃ２Ｈ２
ＣＯ
ＣＯ２
体积分数８８ ５２１４ ８０
２ ３１
１８ ６８
８９ ４９２７７ ０９８４８ １８
３㊀套管试验及解体检查
３ １㊀套管试验
２０１９年７月１４日进行套管试验，试验顺序为
油中溶解气体分析㊁介损及电容量㊁局部放电㊁雷电冲击耐压㊁冲击后介损及电容量㊁冲击后局部放电㊁工频耐压㊁工频耐压后介损及电容量㊁抽头绝缘试验㊁外观检查㊁频域介电谱㊁油中溶解气体分析㊂试验数据均未见明显异常，试验前后的套管油色谱数据未有明显増加㊂３ ２㊀解体检查
２０１９年７月２９ ３０日，对套管进行解体检查㊂ａ
套管顶部和底部接线端检查
套管顶部导流管㊁压紧弹簧和软连接导流排部位外观未发现明显异常，拆解后发现：①压紧弹簧下端定位环内壁和导流管表面存在放电烧熔痕迹，距离导流管顶端约７５ｃｍ；②导流软连接排上部焊接部位存在可擦拭的黑色焊接痕迹
，距离油枕顶部约２０ｃｍ，该部位未浸入绝缘油，如图２所示；③套管底部黄铜底座㊁紫铜底座㊁下瓷套外表面检查均无明显异常㊂
图２㊀套管顶部接线端检查
ｂ
套管拉杆结构系统部件检查
套管拉杆结构系统部件如图３所示㊂检查发现：①自底部至顶部第２个拉杆连接头下方存在黑色附着物（该位置与变压器本体油连通）；②底部至顶部第２个拉杆连接头上部露出１３牙螺纹，下
部未露出螺纹，与瑞典ＡＢＢ
公司拉杆安装工艺要求的 拉杆连接头上下应露出２ ３牙螺纹 不符；③拉杆㊁补偿钢管㊁底部导向锥表面存在多处黑色可擦拭黑色附着物㊂
图３㊀套管拉杆结构系统部件
ｃ
套管载流结构系统部件检查
从套管中拔出定位油密封管㊁定位补偿管进行检查，发现定位补偿管顶部内壁存在１处明显三角形放电烧蚀区域，对应定位油密封管部位外表面存在形态一致的放电烧蚀痕迹，如图４所示㊂
图４㊀定位补偿管㊁定位油密封管放电位置
㊀
２０２１年
将定位油密封管㊁定位补偿管分别截取３段１
ｍ的样品，再将每份样品截取成５０ｃｍ的２段，如图５所示，分为定位油密封管样品１号㊁２号㊁
３号
和定位补偿管样品１号㊁２号㊁３号，进行材质分析㊂
图５㊀定位油密封管㊁定位补偿管样品
经过合金分析光谱检测，样品１号㊁２号㊁３号定位油密封管及定位补偿管的原材料均为６系Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金㊂对管表面黑色坑较严重的２号套管定位油密封管外壁和定位补偿管内壁进行ＥＤＳ能谱分析，分别做了２号定位油密封管外壁黑色坑能谱分析与基体能谱分析㊁２号定位补偿管内壁黑色坑能谱分析与基体能谱分析，发现管内外壁都有不同程度的氧化情况，油密封管外壁黑色坑和补偿管内壁黑色坑内物质氧化程度比基体处更为严重㊂整体套管出现发热之后，金属发生高速氧化反应，从而随着反应出现一层又一层的氧化膜，在壁面黑色坑位置局部发热现象更加明显，从而氧化程度更高㊂另外，ＥＤＳ能谱分析管内㊁外壁有一定含量的碳元素附着，分析变压器油有劣化情况发生㊂
ｄ
套管电容芯体检查
将套管电容芯体逐层剥离，未发现放电痕迹，电容芯卷制管和导流管均正常，接地法兰筒体内壁
㊁末屏引出线均完好，未发现放电痕迹㊂需要注意的是，电容芯卷制管和导流管之间有专门的绝缘支撑和等电位连片，如图６所示㊂
图６㊀电容芯体和瓷套检查结果
套管解体后发现，压紧弹簧下方的定位环与导流管之间有明显放电痕迹，定位油密封管和定位补偿管间存在大量放电痕迹，定位补偿管和导流管间存在多处放电痕迹㊂各放电点相对位置如图７所示㊂
图７㊀套管发生放电位置点
４㊀结论
综合本次检查情况，可以判断此ＧＯＥ型高抗套管乙炔超标的原因为载流系统多层管安装时存在安装工艺误差，为防止此类隐患再次发生，套管厂家应对制造及安装工艺加强监督，防止因制造水平问题造成设备事故㊂
设备运维单位应加强设备年检及相关试验检测，保证及时发现此类隐患，防止发展成事故造成更大损失㊂
参考文献：
［１］㊀赵春明，何秋月，杨代勇，等．６６ｋＶ变压器套管故障分析［Ｊ］．变压器，２０１８，５５（１０）：７４－７８．
［２］㊀刘胜军，何㊀镔，刘红春．变压器高压套管色谱异常分析［Ｊ］．变压器，２０１２，４９（６）：６８－７０．［３］㊀翁新林，秦文红．５００ｋＶ套管缺陷导致变压器短路故障分
析［Ｊ］．电工技术，２０１８，３９（３）：９９－１０２．［４］㊀宋俊峰．一起２２０ｋＶ变压器高压套管故障分析［Ｊ］．电力安全技术，２０１３，１５（９）：２７－２９．
［５］㊀杜永永．基于频域介电响应的油纸电容式套管受潮和老化
状态评估［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１７．
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超标原因分析［Ｊ］．电子世界，２０１６（２４）：１２６－１２７．［７］㊀汪新泉．油纸电容式套管油中含微量乙炔的原因分析［Ｊ］．变压器，２００７，４４（５）：４７－５１．
［８］㊀刘宏亮，刘海峰，岳国良，等．２２０ｋＶ变压器油纸电容式
套管乙炔超标分析［Ｊ］．变压器，２０１１，４８（５）：６８－７１．［９］㊀斯凡㊃林德霍尔姆，居季春．油浸纸电容式套管［Ｊ］．中国
电瓷，１９８４（２）：１４－１６．
［１０］㊀王㊀伟，韩金华，郭运明，等．一起进口套管烧损故障情
况介绍［Ｊ］．高压电器，２０１２，４８（２）：１１５－１１８，１２２．
作者简介：
彭翔天（１９８９），男，硕士，工程师，主要从事电力设备检修工作㊂
（收稿日期㊀２０２０－０９－３０）。