220kV变压器油纸电容式套管缺陷分析_刘宏亮

收稿日期:2009-06-29

作者简介:刘宏亮(1980-),男,工程师,主要从事高电压试验研究工作。

220kV 变压器油纸电容式套管缺陷分析

Defect Analysis on 220kV Tran sformer Oil -immersed Capacitor Bushin g

刘宏亮1,宋立杰2,刘海峰1,高树国

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(1.河北省电力研究院,石家庄　050021;2.河北大学,河北　保定　071002)

摘要:介绍一起因末屏接地不良造成变压器油纸电容式套管油色谱严重超标故障,从套管结构、安装方式等方面对缺陷产生的原因进行分析,并提出了有针对性的建议。关键词:变压器;套管;末屏;局部放电

Abstract :T his paper intro duces an oil chro matog ram o ver -pro of defect in oil -impreg nated pa per condenser bushing fo r transforme r ,w hich caused by bad g ro unding of to p shield .T he r easo n of this defect is analy zed ,and the idio gr aphic preventive measures is propo sed .

Key words :transforme r ;bushing ;top shield ;partial dis -charg es

中图分类号:TM 407文献标志码:B

文章编号:1001-9898(2009)06-0023-02

变压器套管是将变压器内部的高、低压引线引至油箱外部的出线装置,它是变压器的重要组件之一,同时也是变压器故障率较高的部位。套管故障

不但会造成自身的损坏,一旦发生爆炸还会波及周围部件及整台变压器。近年来,运行中套管的故障率呈上升趋势,甚至造成变压器事故。

1　油纸电容式套管结构

目前,110kV 及以上电力变压器的高压套管大都为油纸电容式套管。油纸电容式套管主要由电容芯、上瓷套、下瓷套、安装法兰、储油柜、上部均压罩、尾部均压球和测量端子等组成。电容芯子的结构是在空心导电铜管的外面用厚0.08～0.12mm 的电缆纸紧密地绕包一定厚度的绝缘层后,再在绝缘层外面绕包一层厚0.01mm 或0.007mm 的铝箔(又称电容屏),然后交错地绕包,直至达到所需要的层数为止。这样便形成了以导电管为中心的多个柱形电容器,使得全部电压较均匀地分配在电容芯子的全部绝缘上,从而可以使套管的径向和轴向尺寸减小,质量减轻。因此在电压较高的设备上,一般都选

用电容式套管。油纸电容式套管的结构见图1

。

1-接线头;2-均压罩;3-压圈;4-螺栓及弹簧;

5-储油柜;6-上节瓷套;7-电容芯子;8-变压器油;

9-密封垫圈;10-测量端子;11-密封垫圈;12-下节瓷套;13-尾部均压球;14-吊环;15-放油塞

图1　油纸电容式套管的结构

在电容式套管的法兰上有1只接地小套管,它与电容芯子的末屏通过压接或焊接方式相连,运行时接地,检修时通过末屏可以测量其电容屏的电容量和介损,从而判断电容屏的绝缘状况,因此也称为测量端子。通过测量端子,能有效地发现主、末屏绝缘受潮、绝缘油劣化、电容屏屏间短路等缺陷。运行中末屏如果开路,将在末屏与地之间形成很高的悬浮电位,造成末屏对地放电,烧毁附近的绝缘物,甚至发生套管爆炸事故。

2　套管缺陷状况

某年12月,试验人员在对某220kV 变电站2号主变压器进行交接试验时发现,该变压器高压侧U 相套管的油色谱数据超标。该套管在变压器局部放电试验后,油中乙炔含量达到8.9μL /L ,总烃达到11.62μL /L 。依据DL /T 722-2000《变压器

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油中溶解气体分析和判断导则》,新投运套管油中溶解气体的含量,乙炔应为0μL /L ,总烃应小于10μL /L ,在该次检查中,套管油中气体含量超过了标准要求。几种特征气体的相互比值为:C 2H 2/C 2H 4为14.59、CH 4/H 2为0.11、C 2H 4/C 2H 6为2.54,按照三比值法进行编码,结果为“201”,初步判断故障性质为低能放电,套管内部可能存在不同电位间的油中火花放电或悬浮电位引起的火花放电。在取油样之前,曾对该支套管进行过常规电气试验,所有试验项目的结果均正常,试验数据见表1、表2。

表1　U 相高压套管油色谱数据

μL /L 总烃

φ(C 2H 2)φ(CH 4)φ(C 2H 4)出厂时0.670　0.070.04交接时11.628.90.240.61φ(C 2H 6)φ(H 2)φ(CO )φ(CO 2)出厂时0.561.830.32145.07交接时

1.78

15.69

24.81

253.85

表2　U 相高压套管电气试验数据

绝缘电阻/M Ψtan δ电容量/pF 一次对末屏末屏对地

实测值

出厂值实测值出厂值100000+100000+0.00247

0.0023

346.5

347.5

该套管为油纸电容式套管,型号为BRL1W3-252/630-4,2005年8月生产,结构为穿缆式。现场变压器局部放电试验之前该套管油中乙炔含量为0,而局部放电试验后套管内部出现乙炔,且乙炔占总烃含量的75%以上,分析认为套管内部可能存在放电性故障。为慎重起见,在现场对该套管进行了更换处理,并决定将该套管返厂解体。

2008年1月20-23日,对缺陷套管进行了返厂解体检查。解体检查发现,该套管的电容芯子绕制不紧,

芯子整体向下移动了27mm ,本应与电容芯子末屏紧密压接的测量端子引出铜杆已经滑移到了电缆纸上,造成末屏接地不良。在测量端子的引出铜杆及末屏外面的电缆纸上均发现有放电痕迹,如图2所示。

图2　测量抽头引出铜杆上的放电痕迹

3　套管缺陷原因分析

该套管测量端子与末屏连接采用的是压接方式,如图3所示。

1-引线护罩;2-弹簧;3-弹簧压头;4-螺钉;5-橡皮垫圈;6-压圈;7-大垫圈;8-抽头绝缘子装配

图3　套管测量端子结构

套管电容芯子末屏最外层铝箔上包绕有1个宽

50m m 、厚约0.2mm 的铜带,通过机械加工在电容芯子最外层的电缆纸上挖开1个圆形窗口,使铜带露出,测量端子的引出铜杆被弹簧压在铜带上,并与套管末屏紧密接触。由于该套管制造过程中电容芯子绕制不紧且未采取必要的防移位措施,造成电容芯子相对于导电管发生整体移位,测量抽头引出铜杆与末屏铜带的接触位置也随之发生改变,接触点移至绝缘的电缆纸上,造成套管末屏接地不良,在高压试验时打火放电,最终导致套管油中溶解气体含量超标。

4　建议

套管末屏可靠接地是不能忽视的问题,套管制造厂家应加强产品质量控制,避免油纸电容式套管电容芯子发生移位和末屏接地不良。实践证明,末屏引出采用压接方式存在一定隐患,建议套管末屏的引出接地采用更为可靠的焊接方式,并采用磷铜焊以保证连接牢固。常规电气试验(包括介质损耗、电容量及绝缘电阻)对于发现套管内部放电性缺陷不灵敏,而油中溶解气体分析对于发现套管内部缺陷十分有效,因此有必要在变压器投运前和运行一段时间后对油纸电容式套管取油样进行色谱分析。

参考文献:

[1]　凌　愍.变压器用电容型套管故障分析[J ].电力设备,2003,6

(4):24-27.

本文责任编辑:丁　力

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