一起110 kV干式穿墻套管介損超標的原因分析和處理

孫勝濤，陳玉峰，魏建莉，閻炳水

（1.淄博供電公司，山東 淄博 255032；2.山東電力研究院，山東 濟南 255000）

0 引言

高壓穿墻套管是一種比較常見的電氣設備，當高壓回路需要穿越各種材料的墻體、箱體或設備外殼時，使高壓回路與墻體、箱體或設備外殼之間絕緣，不產(chǎn)生放電漏電現(xiàn)象。運行中的高壓套管一旦絕緣損傷，則可能發(fā)生閃絡、放電，嚴重時可能造成絕緣擊穿，給電力系統(tǒng)的安全運行帶來損失。在高壓套管結(jié)構(gòu)中，金屬法蘭處與導電桿之間絕對距離小，運行中電場強度大，對絕緣要求較高，易出故障。

1 試驗數(shù)據(jù)異常情況

在對變電站110 kV穿墻套管進行例行試驗時，發(fā)現(xiàn)C相套管介質(zhì)損耗超標嚴重，并且電容量變化較大,具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 例行試驗數(shù)值

國家電網(wǎng)公司《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定［1］：套管電容量與初值差不超過±5%（警示值），介質(zhì)損耗因數(shù)小于等于0.5%（注意值）。由表1可見，該套管的介質(zhì)損失角因數(shù)tgδ達到4.31%，而電容量與銘牌值比較變化量達到8.53%，說明該套管絕緣參數(shù)已嚴重超標，不能繼續(xù)運行，及時進行了更換。在試驗場房內(nèi)對該套管進行了工頻耐壓試驗［2］，在套管高壓端子與地之間施加工頻電壓 184 kV,歷時 1 min，試驗通過［3］。 耐壓試驗后對套管進行了局部放電試驗，發(fā)現(xiàn)該套管在77 kV時放電量為230 pC,遠遠超出10 pC的國標值［4］。具體試驗數(shù)據(jù)如表 2。

表2 實驗室局放試驗數(shù)值

2 解體情況

該類干式穿墻套管最內(nèi)部為銅導電桿，銅導電桿外套裝主要承擔機械強度作用的鋼管，鋼管外為承擔絕緣作用的包繞層，包繞層由若干層聚四氟乙烯薄膜和夾在其中的若干層鋁箔組成，每纏繞6層聚四氟乙烯薄膜，包1層鋁箔，作為屏蔽，每層屏蔽用來均勻每層的電場，最終使整個套管的電場均勻分布，最外層的屏蔽（即末屏）有一個引出端子（通常為軟銅線），與法蘭壓接，運行時接地。包繞層外纏繞1層自粘帶，用于緊固其內(nèi)部的包繞層，另外由于聚四氟乙烯薄膜的摩擦力很小，與外護套不好粘接，因此也可以通過自黏帶層使外護套可以良好的粘合和附著在包繞層上。

由外向內(nèi)進行剝離拆解，在剝離掉傘盤、外護套，撥開自粘帶層露出白色包繞層后，發(fā)現(xiàn)靠近金屬法蘭處有一個黑色灼傷點，大小有1 cm×2 cm左右（圖 1）。

圖1 包繞層上的灼傷點

同時發(fā)現(xiàn)白色包繞層下的黑色自粘帶已經(jīng)斷裂且未看到鋁箔，判斷末屏已斷裂，出現(xiàn)滑屏現(xiàn)象，即屏蔽層從原位置滑脫。由于鋁箔機械強度很低，因此滑脫很容易造成撕裂。將自粘帶層剝離后，開始剝離白色的包繞層，即聚四氟乙烯薄膜，剝離到末屏層時可以看到末屏確已斷裂，且末屏下的包繞層依然有灼傷點（圖2）。

圖2 末屏斷裂

繼續(xù)往下剝離，剝離到下一層屏蔽時，聚四氟乙烯薄膜雖已無灼傷痕跡，但是屏蔽依然斷裂，繼續(xù)往下剝離直至最后一層屏蔽（零屏）發(fā)現(xiàn)所有屏蔽層全部斷裂（圖3）。

圖3 剝離到零屏

3 原因分析

由于套管絕緣中若干層屏蔽的存在，且末屏接地，因此套管的絕緣結(jié)構(gòu)可看作在高壓和地之間串聯(lián)了若干個電容。

而由介質(zhì)損耗測試的電氣原理可知，當絕緣電容量發(fā)生變化時其介質(zhì)損耗也必然發(fā)生變化。

該類型套管為1997年生產(chǎn)，屬采用該結(jié)構(gòu)的干式穿墻套管中比較早期的產(chǎn)品，工藝及材料有一定缺陷。當時的包繞聚四氟乙烯薄膜及屏蔽的過程都是使用手工，緊固程度不足，導致內(nèi)部較易出現(xiàn)縫隙，造成局部場強過高，危害到絕緣。而在生產(chǎn)中為填充縫隙，消除局放，就會往內(nèi)部充較多的硅油，而聚四氟乙烯本身摩擦力就極小，又充入較多的油質(zhì)，使聚四氟乙烯薄膜表面的摩擦力更小，且其本身緊固力不足，導致材料為鋁箔的屏蔽層很容易在聚四氟乙烯薄膜上滑動，投入運行后在電動力震動及熱脹冷縮的作用下，就容易導致鋁箔屏蔽層撕裂。而該套管在灼傷點的位置從內(nèi)到外所有屏蔽層全部撕裂，這就導致整個套管電場強度不再均勻，特別在斷裂處位置電場強度較大，在長時間積累效應下使該點造成電灼傷。

4 防范措施

目前該類套管均已經(jīng)使用機械纏繞工藝，比以前人工纏繞的方式大有改進，特別是在緊固力上，有很大提高，用油量也減少。但是由于該類型套管的結(jié)構(gòu)特點及材料特點，決定了并不能從根本上解決滑屏問題，運行中應加強對該類型套管的檢測。

1）加強巡視，特別關(guān)注套管有無漏膠現(xiàn)象、有無灼傷痕跡、運行中有無異音等。

2）對運行套管安裝末屏接地電流帶電監(jiān)測裝置，在不停電的情況下，定期開展帶電測試及時監(jiān)測末屏的接地電流。

3）對于此類套管，適當縮短例行試驗周期，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時更換。

5 結(jié)語

高壓穿墻套管運行中一旦絕緣損傷，將發(fā)生閃絡、放電，嚴重時可能造成絕緣擊穿，影響其正常運行。通過一起110 kV干式穿墻套管例行試驗數(shù)據(jù)的異常情況，進行診斷性試驗和解體檢查，找出了故障部位，提出了預防干式穿墻套管發(fā)生故障的防范措施。