变压器套管分析
高压套管是变压器的重要组件之一，它起着将绕组引出线引出油箱，并连接到电网的作用，直接制约变压器运行可靠性。如果不能及时发现其内部故障或维护不当，极易发生绝缘损坏甚至击穿爆炸事故。而油色谱检测通过分析油中溶解气体的组分和含量，能灵敏地分析出充油电气设备存在的潜伏性故障，判断其发展趋势及危害程度。因此，应通过套管油样的定期检测分析，判断套管内部有无潜伏性故障，进而保证套管及主设备的安全运行。
1 故障情况
某220kV 变电站于2007 年10 月31 日投入运行，2009 年3 月14 日，该变电站3 号主变进行停电预防性试验，发现其高压C 相套管油色谱数据异常，总烃、氢气及乙炔含量均严重超标。该套管为某公司2006 年11 月出厂的BRL1W1-252/630-4 型产品。
利用改良三比值法编码规则，得出此次故障的编码为2 0 2，初步判断故障为该套管内部存在电弧放电故障，估计是由于该套管内部存在不同电位的不良连接点间的连续火花放电所引起的。
该套管主绝缘的介质损耗角正切值tanδ和电容量未发现异常，末屏绝缘电阻满足标准要求，表明该套管主绝缘没有受到严重破坏。
2 解体检查情况
为了查明该220kV 变电站3 号主变高压C 相套管的故障原因，将该套管进行了解体检查。
首先拆除该套管末屏接地装置，发现末屏接地装置的顶针与电容芯子末屏裸露部分的接触处已移动到末屏裸露部分的边缘，且顶针与电容芯子末屏接触处有明显放电烧蚀痕迹，
为了查找该套管末屏接地装置的顶针与电容芯子末屏裸露处产生移位的原因，对该套管做了进一步解体检查，松开中心导管两端的螺母，将电容芯子取出，发现该套管整个电容芯子沿中心导管整体下移23mm。
为了查找该套管电容芯子整体下移的原因，将电容芯子从中心导管上拆除，发现电容芯子最里层电缆纸与中心导管之间漏涂专用粘接剂(套管生产厂家的工艺要求：为了防止电容芯子整体下移，电容芯子最里层电缆纸与中心导管之间应涂专用粘接剂)，且该套管电容芯子卷制得不够紧密，卷制同心度不满足工艺要求，导致电容芯子端部切削整形后外部成波浪形，部分电缆纸两端均无连接，镶嵌于电容芯子内部，使电容芯子整体绕紧力下降。另外，该套管的电容芯子下部没有防止电容芯子下移的绝缘支撑物也是造成电容芯子整体下移的主要原因。
3 故障原因分析
3.1 套管结构该
220kV 变电站3 号主变高压C 相套管为高压油纸电容型套管。高压油纸电容型套管具有内外绝缘两部分：内绝缘为一圆柱形电容芯子，是由电缆纸和多层铝箔极板卷制而成，从贴近中心导管的“零屏”到外部的“末屏”，随着直径增大，长度逐渐缩短，使每两层铝箔之间的电容大体相同，由此控制轴向和径向电场，均匀端部场强;外绝缘为瓷套，瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒(也称法兰)，头部有供油量变化的储油柜，法兰以下的下瓷套伸入变压器油箱内，也是内绝缘的容器，使瓷套内绝缘实现全封闭。套管经总装密封后，抽真空注入变压器油。套管中的油与变压器本体内的油是不相通的。套管轴向的紧固具有弹性，以补偿导电杆的伸缩。除主体结构外，为运行维护需要，在储油柜上有油面指示器，套筒上装有末屏接地装置(用来测量电容芯子的绝缘)，还有取油样和注油孔等。
该套管末屏接地装置采用顶针式。顶针式末屏接地装置为接线柱一端接套管末屏，另一端接地，绝缘瓷套中间有一个弹簧将其连接。顶针式末屏接地装置原理如图3 所示。顶针式末屏接地装置最难控制的是接线柱与套管末屏的可靠接触，因为套管法兰与末屏之间的间隙公差约5mm(电压越高，公差越大)。由于是硬接触，接线柱与套管末屏的松紧度无法控制，太松易造成接触不良，太紧易损坏末屏与倒数第二屏的绝缘，很可能造成接线柱错位，导致与末屏接触不良。
3.2 故障原因分析
根据该220kV 变电站3 号主变高压C 相套管的试验、解体检查及产品结构情况，得出以下结论。
(1)该套管乙炔、总烃和氢气含量严重超标的直接原因是由于末屏接地引出处与电容屏末屏接触不良，造成该处在运行中产生火花放电，使变压器油大量分解。
(2)该套管末屏接地引出处与电容屏末屏接触不良的直接原因是生产厂家生产工艺控制不严，漏涂粘接剂。电容芯子绕制不紧，且同心度不满足工艺要求，切削后引起整体绕紧力下降。在制造、运输、安装和运行过程中存在的震动使该套管电容芯子整体下移，导致末屏绝缘瓷套的顶针滑到电缆纸上。
(3)该套管末屏接地引出处与电容屏末屏接触不良的间接原因该套管生产厂家未采取充分有效措施防止套管在制造、运输、安装和运行过程中可能产生的电容芯子位移。
4 防范措施
该220kV 变电站3 号主变高压C 相套管故障的及时发现，得力于油色谱检测，防止了一起可能发生的套管爆炸事故。
为防止此类故障导致事故的发生，今后应采取以下防范措施。
(1)生产厂家在套管制造过程中应加强质量管理，细化工艺控制卡，做到每个生产细节都得到严格把关，确保质量管理体系有效运转。在套管的防窜动措施和末屏的引出方式方面，应进一步开展研究工作。
(2)油色谱检测通过分析油中溶解气体的组分和含量，能灵敏地分析出充油电气设备存在的潜伏性故障，判断其发展趋势及危害程度，因此，应通过套管油样的定期检测分析，以判断套管内部有无潜伏性故障，进而保证套管及变压器的安全运行。
(3)利用红外热成像仪进行测温，重点检测电容型套管本体及末屏根部的温度，对发现三相不平衡的设备应加强监测。
(4)认真检查同类型套管的末屏接地装置接线柱与套管末屏接触是否良好，电容芯子是否下滑，发现问题及时处理。