MWB套管解体分析
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6支MWB套管解体分析报告
近期,上海MWB互感器有限公司生产的110kV变压器套管连续发生多起故障,电科院对石狮上浦变1号主变C相套管、连江文山2号主变B相套管、南安石井变2号主变A、B、C相套管和南平长沙变1号主变A相套管进行解体分析,分析如下:
一、石狮上浦变1号主变C相套管
石狮上浦变1号主变C相套管在运行中发现油位异常升高,判断套管发生内漏。在套管解体前,在注油孔处施加0.2MPa的压力,发现套管底部出现渗漏油,将均压球内密封圈取出,发现O形密封圈上有明显伤痕。套管解体时发现油枕上部蝶形垫圈下面的O形密封圈也存在明显伤痕,同时铝管也有凹痕,这两处伤痕是造成套管内漏的原因。由于变压器油枕油位比套管油位高,当套管油与变压器油连通时,变压器内部绝缘油从套管下部进入套管,套管上部空气从套管油枕上部的密封圈排出,造成套管油位上升。在油枕上部密封失效的情况下,如将军帽内有水分,水分将从套管主密封(即油枕上部蝶形垫圈下面的O形密封圈)进入套管内部。
施加油压后套管下部渗油
内置均压球与铝管间O形密封圈受损
套管内部均压球
套管顶部蝶形弹簧垫圈下O形密封圈受压损伤,铝管凹痕
套管顶部蝶形弹簧垫圈下O形密封圈受压损伤
二、连江文山变2号主变B相套管
连江文山变2号主变B相套管油中乙炔异常升高,并且套管介损相比历史试验数据也有明显上升,外观检查未发现异常,在解体后发现套管末屏引线与引线管内壁均明显有碳黑,末屏引线头处切面平整没有焊锡,分析认为末屏引线与引线管之间焊接工艺存在缺陷,虚焊,在运行的振动作用下,一段时间后末屏引线与引线管壁接触不良,放电。
套管末屏
末屏接线示意图
末屏接线表面有碳黑末屏接线
末屏接线管
末屏接线管内壁积碳(100倍显微镜)
末屏接线表面积碳(100倍显微镜)
末屏接线末端切面平整没有焊锡(100倍显微镜)
末屏接线前部积碳较少(100倍显微镜)
三、南安石丰变2号主变A、C相套管
南安石丰2号主变A、C相套管在解体中未发现异常。
四、南安石丰变2号主变B相套管
南安石丰变2号主变110kV B相套管外瓷套自浇注法兰起全部炸裂,套管的电缆穿管在浇注法兰以上约16公分、末屏引出顺时针约45度处,有一个指头大小的击穿孔,可明显见到引线故障B相套管套管抽真空(放气)口、套管注油口由于被火熏烤密封圈已脆化,但未发现轴向(垂直密封面)的裂纹,并检查套管的顶部防雨罩,除被熏黑外,未发现明显密封失效现象。
套管中铝合金管长212.1mm,距头部93mm处有一碳化点,距头部106.5mm处铝管击穿点,距头部169mm处有一电容屏击穿点。
分析认为,套管生产过程中异物进入电容芯子(位于法兰上部),运行中长期发生局部放电,使电容芯子的铝箔和绝缘纸碳化数层,导致电容绝缘严重下降,在7月14日发生击穿,电流途径详见下图,最后经末屏入地,此时电流较小,但在极端的时间内迅速增大,发展成铝管穿孔处对法兰上部电弧放电,同时绝缘油裂解产生巨大压力,炸裂套管瓷套。
套管事故现场
法兰放电点铝管穿孔处
套管法兰上的电弧放电点
铝管烧穿处
铝管上部碳化点
套管下部放电点
铝箔
法兰下部碳
法兰上部碳
铝管穿孔处
起始放电途径
法兰放电电弧放电途径
五、南平长沙变1号主变A 相套管
南平长沙变1号主变A 相套管油枕松动,随后检查油枕油位发现已处满油位状态,同时油枕与外瓷套连接部位存在渗漏油现象、油迹已渗到瓷瓶下方三、四裙的位置。
图1 套管渗油部位
图2 导电杆下端断裂情况
对故障套管的导电杆进行了金属失效性专项检测表明“A 相套管中的穿心铝管由于受到较大的预紧拉应力,长期处于过载状态,塑性下降,加上近期受到一次较大的外力的作用,超过铝管所能承受的最大拉应力,最终在管子的最薄部位产生脆性断裂”。
从套管的内部结构可知,该套管整体刚性结构是通过内部导电杆的张力来实现的,主要通过上部压紧螺母、弹簧垫片、油枕、上瓷套、安装法兰、金属延长管、环氧绝缘筒(含均压球)形成一体化结构,瓷套内部密封是依靠油枕上、下密封垫圈、瓷套上、下密封圈、金属延长管上、下密封圈来实现密封。通过调节压紧螺母来控制套管各组件压紧力,并保持密封效果。为了确保压紧油枕、外磁套、法兰盘、延长管以及环氧绝缘筒,导电杆始终要承受一定的张力。根据设计要求,导电杆正常情况要承受15000N 的拉力。铝管采用6005T6铝合金材料,
油迹已流至瓷瓶上端三、四群处
渗油点
导电杆断裂处