变压器低压侧绝缘管型母线异常分析及防范措施

变压器低压侧绝缘管型母线异常分析及防范措施
摘要：本文主要介绍了变压器低压侧绝缘管型母线的缺陷案例，通过对存在缺
陷的管型母线进行相关试验数据的测量以及对其绝缘结构进行解剖，分析出管型
母线的接头密封不良，潮气侵入是导致绝缘管型母线出现异常发热缺陷的主要原因。

为了保障绝缘管型母线的安全运行，减少该类型设备故障，对日常运行维护、交接试验、现场安装、设备管理规范等多个环节的工作提出建议。

0 引言
相对于传统矩形铜排及封闭母线等同类设备，绝缘管型母线具有集肤效应低、单位截面
载流量大、散热条件好、机械强度高、电气绝缘性能强、维护工作量少等优点。

在主变容量
不断扩大以及变电站设计日趋紧凑的背景下，绝缘管型母线在越来越多的变电站中得到应用。

绝缘管型母线是一种新型导电产品，在国外已有几十年的运行经验，我国自2002年从国外
引进技术才开始国产化生产。

作为一种较新的电气连接设备，绝缘管型母线在设计、检测、
运行方面尚无标准可依。

国内已经投入运行的绝缘管型母线发生了多起烧损、鼓包等问题，
严重影响设备的正常运行和电网的安全稳定。

本文结合所在地区变压器低压侧10kV 绝缘管
型母线故障所暴露出的问题，分析了故障形成原因，并对该类型设备的运行维护及故障防范
提出建议。

1 绝缘管型母线结构设计原理
广东电网运行中的绝缘管母主绝缘主要是采用绕包、浇注、挤出三种方式。

绕包式绝缘管母利用电容均压原理，在管形导体上绕制有机绝缘材料，根据电压等级设
计包绕层数，在设定的层数中制作电容屏构成一串同轴圆柱电容器。

其主绝缘采用变屏距均
压设计，电容屏径向及轴向电压分布均匀。

环氧树脂浇注绝缘母线（简称环氧母线）同样利用电容均压原理，在母线外与电容屏间
浇注环氧树脂作为主绝缘。

环氧树脂整体浇注后的绝缘具有较高的密封性能，耐受酸碱类物
质或油脂、液体的腐蚀性、抗霉菌，可在高污染、高腐蚀环境下长期安全运行。

固化后的符
合绝缘材料具有较高的机械强度、耐磨耐冲击。

采用多种惰性无极矿物与少量特种环氧树脂
的配方及特殊工艺真空混合浇注而成，导热系数高、散热性能好。

特殊的配方设计可确保绝
缘材料热膨胀系数与导体一致，能有效的防止绝缘体开裂。

挤出式绝缘管母参考电缆的结构以高分子聚合物作为绝缘，利用特定形状的螺杆，在加
热的机筒中旋转，将高分子聚合物向前挤压，使其均匀的塑化（即熔融），通过机头和不同
形状的模具，使塑料挤压成连续性的塑料层并挤包在铜管上。

中密度聚乙烯（MDPE）其性能介于高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）两者之间，既保持了HDPE的刚性，又
有LDPE的柔性、耐蠕变性，集两者优点于一身。

MDPE因其良好绝缘性能、抗环境应力开裂性、焊接性和使用寿命长等，作为挤出式绝缘管母的主绝缘具有一定的优势。

挤出式绝缘管
母与环氧树脂浇注式及绕包式的填充硅油相比相对不容易受潮，但母线端部、中间接头以及
屏蔽接地引出线的密封仍然至关重要。

2 故障概述
2016年上半年，珠海地区变电站连续发现数起变压器低压侧绝缘管型母线存在发热异常
缺陷。

以其中一座110kV变电站为例，在进行红外成像测温时发现，#1主变变低型号为JTMP-12/3000A的绝缘管型母线出现异常发热情况。

发热点位于#1主变低压侧A、B两相绝
缘管型母线中部与10kV避雷器连接的引出铜牌处，其中A相温差14K、B相温差20K。

在全
漆黑环境下肉眼可见连接处有微弱发光，进行紫外线测试，可以发现A、B两相发热点处存
在明显放电现象。

图2变低管母A、B相紫外测试图片
根据广东电网有限责任公司《关于加强主变变低绝缘绝缘管型母线运维工作的通知》要求，发现温度高于绝缘管型母线本体温度5℃以上应及时安排停电检查。

在对变压器停电后
进行试验检测，录得数据如下：
从上表可以看出,A、B两相的绝缘电阻值明显偏低（绝缘电阻大于2000MΩ）。

3 设备缺陷原因分析及处理
3.1 故障绝缘管型母线情况
在判定该变压器绝缘管母存在异常后，为查明该设备在生产制造及现场施工安装过程中
存在的缺陷，并对其故障原因进行分析，对A、B两相存在发热缺陷的避雷器引线接头进行
解剖。

当剖开避雷器引出接头处绝缘管型母线外保护套后，发现其外绝缘护套上存在明显受
潮迹象，屏蔽层有明显水渍。

图3 外绝缘护套上存在明显受潮迹象
3.2 故障暴露出的综合缺陷分析
结合绝缘管型母线的解剖情况分析，缺陷的原因是珠海市位于沿海地区，冷暖空气频繁
交锋，天气以潮湿多雨为主，空气湿度较大。

特别是在日夜温差较大时，潮气容易在绝缘管
型母线表面形成凝露，对于安装在户内的绝缘管型母线，由于空气流动缓慢，则更为明显。

如果绝缘管型母线的中间接头，母线端部密封不良，潮气就会慢慢侵入绝缘内部。

由于潮气
自身的重量以及绝缘管型母线的结构，潮气最终会从外绝缘层的内表面慢慢向绝缘管型母线
的底部聚集，最后集中在靠近低压侧避雷器的引出线位置附近，由于避雷器引出线处为高电位，屏蔽层接地属于低电位，潮气刚好积聚在高低电位之间，最终会导致该区域发生沿面爬电。

3.3 缺陷处理
拆除原应力锥处的接地屏，并将旧绝缘层逐层剥下。

清理连接处接头和两侧电容屏后采
用了新的工艺来恢复接头处的绝缘。

采用绝缘自粘带间隔半导自粘带的多重反复缠绕的方式，将原工艺的梯度降压改进为为均匀降压，使管母的绝缘水平大幅提高。

同时在粘贴每层自粘
带后，都需用酒精清洁干净表面。

套上绝缘护套后，护套两端与绝缘自粘带之间需各粘贴一
圈防水密封胶条，保证水分不进入护套内，对绝缘护套进行烘干热缩，整个过程需要缓慢推进，使绝缘护套热缩均匀的紧贴在自粘带上。

对绝缘管母与避雷器连接处之间绝缘层进行处理。

拆除中间引出端抱箍固定螺丝，在清
洁完抱箍后，重新安装上抱箍并上紧固定螺丝，在其外层包裹绝缘自粘带并在其两侧在此各
粘贴上一圈防水密封胶条。

随后用黑色的母线保护套连同两端做好的新应力锥一同包裹并一
同烘干热缩。

最后用剖开抱箍紧固螺丝处绝缘套，装上引出铜排并在螺丝与护套之间包覆中
性防水玻璃密封胶。

缺陷处理完毕后，A、B两相绝缘电阻值已恢复正常。

4 防范措施及建议
绝缘管型母线常用于变压器低压侧作为汇流母线，一旦发生故障，将造成变压器、开关
柜等电气设备的损坏，同时还将限制变电站负荷输出，对系统造成影响。

在当前该类设备的
使用经验还不十分丰富的情况下，还须加强全过程状态管控，提高绝缘管型母线的运行可靠性。

（1）当前国内生产的绝缘管型母线多数尚未实现全线绝缘化，其中间接头、端部及避雷器引线附近、接地屏蔽层断开处的外护层表面均存在电位梯度，日常运维时需引起高度重视。

同时应将绝缘管型母线红外成像测温工作纳入到日常巡视工作中，特别在潮湿、大雾天气注
意安排做好专业巡视工作，有效掌握设备运行状态。

在雷雨潮湿季节及大负荷期间可安排高
频局放检测，及时发现并消除缺陷。

（2）将绝缘管母的试验纳入到主变预试工作范围，结合变压器停电计划对变压器低压侧绝缘管型母线进行绝缘电阻、介损及电容量、耐压试验等常规试验项目，为日后运维及检修
工作的数据分析对比收集基础信息。

（3）除做好设备制造生产环节的驻厂监督与出厂试验见证，还应加强基建工程中绝缘管型母线安装过程的旁站和技术监督工作，确保管母现场施工质量。

特别对于中间接头及避雷器引出线处等需现场安装的绝缘薄弱环节应加强技术监督，以确保其满足长期运行需要。

5 结语
绝缘管型母线自身具有的技术优势使其在电力系统中有着广泛的应用前景。

然而，目前仍缺乏对该类设备的运维指导意见和管理规定，给绝缘管母的运维带来困扰。

近年发生的多起缺陷及故障也表明，绝缘管型母线的技术性问题有待进一步完善，对绝缘管型母线的使用推广应当根据使用地区的具体情况进行充分论证。

参考文献：
[1]《广东电网有限责任公司关于加强主变变低绝缘管母运维工作的通知》.
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[4]扬帆、张耀东等《一起绝缘管型母线故障的综合缺陷分析及防范措施》[J]，湖北电力，2015年8月.。