电容型高压套管末屏缺陷综述(20100718)

变压器电容型高压套管末屏缺陷综述

摘要：本文详细分析了变压器电容型高压套管末屏的结构，并根据现场运行和维护经验，提出了预防套管事故的改进建议和防范措施。

关键词：变压器套管末屏缺陷

1.引言

套管是电力变压器的重要主要组成部分，主要承担变压器内部出线的对地绝缘、支撑及载流功能，必须具有足够的电气和机械强度。保证套管能够在运行中承受长期负载电流，以及承受短路时的瞬时过热，即良好的热稳定性。如果变压器套管存在缺陷或发生故障，将直接危及变压器的安全运行及其供电可靠性。

近年来，运行中的电容型套管故障率都呈上升趋势，主要故障原因包括：渗漏油、套管接头过热和套管末屏接地不良。渗漏油等故障可通过巡检和红外测温发现，但套管末屏接地不良则难以及时有效发现，对变压器运行的危害极大。据不完全统计，国家电网公司2000年~2007年由于套管末屏接地不良发生的故障次数总计90起，占套管故障总数的5.3%[1]。因此，对电容型套管末屏接地结构加以深入分析，提出针对性的运行维护措施，同时有效的加强套管末屏运行监视，及时进行维护及试验，十分必要。

2.电容型套管运行情况分析

据相关统计，截至2008年底某省在运220kV及以上电压等级变压器的套管2324支，统计时主要考虑110kV及以上电压等级高压套管，35kV和15.75kV低压套管因电容型套管较少，暂不考虑。套管的生产厂家分别为传奇（包括抚顺传奇套管有限公司、传奇电气（沈阳）有限公司及进口的传奇套管）、上海MWB（上海MWB互感器有限公司）、南瓷（南京电磁厂）、NGK（NGK电磁有限公司）、ABB（ABB套管公司）、西瓷（西安西电高压电磁电器厂）、东芝（常州东芝变压器有限公司和日本东芝）、南京智达（南京智达电气有限公司）等，厂家分布见图1。从图1可以看出，传奇和上海MWB的套管较多，南瓷次之。

图1 电容型套管的厂家分布

据不完全统计，某省2004~2008期间总计发生因套管末屏问题引发的故障7起，其中传奇5起，占传奇套管在运总数的0.37%，主要原因为套管末屏接触不良；南瓷2起，占总数的0.74%，主要原因为末屏瓷套脏污和接触不良。

3.套管末屏结构分析

电容型套管是由接线端子、储油柜、上瓷套、下瓷套、电容芯子、导杆、绝缘油、法兰、接地套管、电压抽头和均压球等组成的[1]。油纸电容式套管的中间法兰上，一般分别装有测量端子和电压抽头。测量端子是在最外层铝箔上卷入一层铜带后并通过接地小套管引出，即套管末屏，主要用来测量电容套管的介质损耗因数和电容量，在运行中应保证可靠接地[3]。如果由于各种原因造成末屏接地不良，那么末屏对地会形成一个电容，而这个电容远小于套管本身的电容，按照电容串联原理，将在末屏与地之间形成很高的悬浮电压，造成末屏对地放电，烧毁附近的绝缘物，严重的还会发生套管爆炸事故。目前，运行中的油浸电容式套管的主绝缘电容屏结构无大差异，但套管外部接线端子，特别是末屏结构有较大差异。随着技术进步和制造工艺的提高，其结构也发生了很大变化。末屏的接地结构一般采用小套管引出外接、弹簧回弹接地和通过接地帽接地三种方式。其中南瓷、西瓷的套管多为2000年以前的产品，接地方式为小套管引出外接，2000年以后的使用量逐渐减少；上海MWB、NGK、ABB、东芝和南京智达的套管多采用通过接地帽的方式；传奇的套管采用接地帽和弹簧回弹接地的两种方式均有。

1)小套管引出外接

末屏接地引出线穿过小瓷套通过引线柱(螺杆)引出，引线柱对地绝缘，外部通过接地金属连片或接地金属软线、接地金属连接装置(部分新型结构)等与接地部位底座金属相连。此种套管末屏一般都是通过金属连接片接地，一头用螺母固定在小瓷套螺栓上，另一头用螺丝固定在法兰上作为接地。采用小套管引出外接方式接地的主要为原南瓷、西瓷等套管末屏，其套管末屏的结构如下图3所示：

图3 小套管引出外接方式接地

2)弹簧回弹接地

此种接地方式的末屏结构示意图如图4所示，其外观如图5所示。末屏接地通过末屏引出杆上的推拔铜套与套管内部法兰连接接地，接地是否良好主要是由推拔铜套上的弹簧弹力和推拔铜套与法兰接触面的紧密程度决定。当运行需要接地时，在弹簧的作用下，接地帽与法兰接触达到接地目的；当测量需要打开接地时，把销钉插入固定销孔内，则接地帽就会离开一定距离，最外部有金属护套盖起到保护并密封防潮的作用。

运行状态

测量状态

图4 弹簧回弹接地结构示意图 图5 套管末屏外观

3) 通过接地帽接地

末屏接地引出线穿过小瓷套通过引线柱引出，

引线柱对地绝缘。引线柱外加罩金属接地帽，通过顶针或者弹簧压片使末屏引线和接地帽紧密连接，以起到接地的效果，接地帽直接接地，

主要有以下两种方式：一种是采用顶针接地，如图6和图8所示，另外一种是采用弹片接地，如图7和图9所示。

图6 接地帽顶针接触式结构

图7 接地帽弹片接触式结构

图8 接地帽顶针接触式实例 图9接地帽弹片接触式实例

4.存在问题及防范措施

1）小套管引出外接

小套管引出的方式优点是比较直观，可以直接观察到末屏外部接地是否可靠。但运行检修过程中，存在以下几个方面的问题：

a)停电检查或试验中拆卸接地金属连片时容易造成引线柱(螺杆)转动，内部末屏接地引出线易受力脱落，造成末屏未可靠接地。

b)接地金属连片经常拆卸容易引起连片受力开裂折断，容易拉（摇）动到小套管，降低其密封程度。

c)末屏小瓷套表面容易积污秽，会影响例行试验时的绝缘电阻和末屏介质损耗测量值。

d)变压器及套管进行喷漆后易造成接地金属连片或接地金属软线不可靠接地。

e)容易积水受潮老化，工作中也容易误碰误踩导致损坏。

防范及建议措施：

a)用接地铜辫代替金属连接片。

b)每次试验恢复末屏接地后，试验人员采用万用表或兆欧表对末屏接地情况进行检查。

c)在检查或试验中，如发现接地螺栓锈蚀，应进行除锈处理。

d)拆卸螺栓时一定要避免用力过大，防止螺杆受力产生转动。

e)检查接地金属连片，注意观察是否有断裂间隙。

f)变压器和套管喷漆时，对末屏接地处金属部位不进行喷漆或对已喷漆的金属表面进行工艺处理，同时检查接地是否良好。

g)对套管末屏小瓷套保护罩，如图10所示，减少积圬和受潮老化的发生。

图10 小套管引出外接方式接地改进

2）弹簧回弹接地

弹簧回弹接地方式的优点是能够自动接地，避免工作人员疏忽造成末屏未接地。但运行检修过程中，存在以下几个方面的问题：

a)弹簧弹力减小或接地套与引线柱卡涩时，接地套不能完全弹出，导致末屏接地不可靠，如图11所示。

b)现场试验时采用螺丝刀单边推压接地套，易造成弹簧失效，导致接地不良。

c)末屏结构密封比较好，但不够直观。

防范及建议措施：

a)试验时，必须使用专用工具。

b)现场试验时应注意插入销的清洁，恢复常态前应注意末屏引线柱与金属套之间的清洁，防止异物的存在。

c)试验后，将销取出时不应使其受力，同时检查弹簧是否完全弹出，可用钳子适当用