110kV玻璃鋼干式套管末屏絕緣電阻低的原因分析及防范措施

摘要：針對兩支110kV玻璃鋼干式套管交接驗收時出現(xiàn)末屏絕緣電阻低的現(xiàn)象做了分析，查找了故障原因，并提出了防范措施。

關(guān)鍵詞：變壓器;絕緣電阻;電容;介損

1.引言

玻璃鋼干式套管是近幾年國內(nèi)套管廠家進行參考國際上同類產(chǎn)品技術(shù)、研究開發(fā)的一種電容式新產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、無油、無需維修保養(yǎng)、無燃燒及爆炸的危險等優(yōu)點。由于此類套管在國內(nèi)發(fā)展及使用的時間較短，設(shè)計及加工制造工藝方面還存在一些需要完善的細節(jié)，發(fā)生一些質(zhì)量問題在所難免。對發(fā)生的質(zhì)量問題進行研究，查找問題的根源，持續(xù)改進則是盡快掌握此項技術(shù)必不可少的一步。

筆者經(jīng)過較長時間的跟蹤發(fā)現(xiàn)，該類套管在交接驗收時末屏電阻偏低是一類比較典型的不合格問題，其中可能存在系統(tǒng)性原因。為此，筆者對其中兩支做了深入調(diào)查研究，查清了其內(nèi)在原因。下面筆者對這兩支110kV玻璃鋼干式套管在交接驗收時末屏電阻低的問題進行分析解讀。

2.故障簡介

在現(xiàn)場變壓器交接驗收過程中發(fā)現(xiàn)的這兩支有問題的套管的情況是：套管型號：FBRL110/1250，出廠編號：51、52，試驗時，套管末屏絕緣電阻分別為1MΩ、5 MΩ，不符合電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準（GB50150-2006）的規(guī)定，即采用2500V兆歐表測量絕緣電阻：絕緣電阻值應(yīng)不低于1000MΩ。

3.故障分析

鑒于套管出現(xiàn)的質(zhì)量問題，初步分析為套管法蘭同末屏電容擊穿或套管末屏塞座存在問題，將對末屏塞座進行檢查測量，先排除塞座故障造成的絕緣電阻低的問題，如未發(fā)現(xiàn)問題將對故障套管進行耐壓試驗，通過高電壓對故障點的作用使問題根以查找，但現(xiàn)場不易操作。為徹底查找原因，經(jīng)與套管生產(chǎn)廠進行溝通，決定返廠檢查，找到造成現(xiàn)場套管末屏電阻低的原因。

3.1返廠后測量末屏對法蘭的絕緣電阻確認故障狀態(tài)（見表1）。

3.2 針對編號51的套管進行的試驗

3.2.1 將套管末屏塞對法蘭施加電壓2.25kV，1分鐘。

3.2.2 使用2500V兆歐表進行測量，末屏對法蘭絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.3 將末屏塞座從套管法蘭盤上拆開并離開一定距離，用2500V兆歐表進行測量：末屏對法蘭的絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.4 然后拆掉末屏塞座，用2500V兆歐表進行測量：末屏引線對法蘭的絕緣電阻仍為5MΩ。

3.2.5 單獨對套管末屏塞座用2500V兆歐表進行絕緣電阻測量，絕緣電阻無窮大。以上試驗證明：此套管的末屏絕緣電阻低與末屏塞座無關(guān)。

3.2.6 用萬用表測量未使用過的末屏塞座，旋緊后即接通。塞座結(jié)構(gòu)是可靠的。

3.2.7 對該套管進行雷電沖擊試驗，之后測末屏絕緣電阻、套管介損和電容，結(jié)果見表2。

根據(jù)沖擊試驗前后絕緣電阻、介損和電容測量結(jié)果，判斷套管主絕緣已擊穿。為排除套管可能是由高電壓造成的擊穿，而不是高電壓順著原來的薄弱點產(chǎn)生的擊穿，檢查人員決定采取解剖的方式查找故障點。

3.3 解體編號為51的套管。

首先對該套管法蘭盤進行對半切割，拆除末屏對面半邊金屬法蘭，發(fā)現(xiàn)在絕緣體上有一個黑點。使用2500V兆歐表測量此黑點對末屏接線：已連通，并伴有放電現(xiàn)象。測量另半邊金屬法蘭對末屏絕緣電阻：結(jié)果為無窮大。進一步切片檢查發(fā)現(xiàn)最外層電容屏處有爬電痕跡，說明此套管的故障點找到。

3.4解體編號為52的套管。

解體發(fā)現(xiàn)套管末屏對法蘭擊穿擊穿位置同52號套管。

以上兩只套管解剖后均發(fā)現(xiàn)最外層電容屏絕緣層存在薄厚不均勻的現(xiàn)象。

4.原因分析

通過對套管車間加工工序的了解及上述試驗、解剖情況，經(jīng)分析判斷：套管末屏絕緣電阻低是以下原因造成的：

環(huán)氧玻璃絕緣芯體在纏繞時，由于內(nèi)層鋁管長，本身鋁管受重力的作用中部就出現(xiàn)下垂的問題，繞制時大量的樹脂加玻璃纖維使鋁管在中部受力較大，產(chǎn)生更嚴重的變形。樹脂干燥后因中部芯體下沉形成永久變形，在車床上加工因芯體不同心造成末屏到外層的絕緣會出現(xiàn)薄厚不均勻的情況，局部絕緣厚度無法滿足電氣強度的要求。紙絕緣電容套管在繞制絕緣芯體過程中鋁管也存在芯體變形的問題，絕緣紙厚度是無法改變的，所以不存在上述問題。但環(huán)氧玻璃絕緣芯體在造制過程中變形的芯體造成拉力不同，絕緣樹脂在芯體的存留就出現(xiàn)薄厚不均勻的問題，這就是此兩類套管繞制芯體時的不同之處。

5.改進措施

為保證套管末屏對法蘭的絕緣能力，設(shè)計時考慮適當?shù)脑黾咏^緣裕度，如增加最外層的絕緣層厚度或增加電容屏的層數(shù)進行分壓等手段來保證最外層的絕緣強度要求。通過持續(xù)的跟蹤，套管制造廠已采用增加電容屏的層數(shù)進行分壓的措施，目前已收到良好的效果。

6.小結(jié)

變壓器套管的質(zhì)量狀況直接關(guān)系到變壓器的安全及可靠運行，因此變壓器的套管生產(chǎn)單位一定要重視新產(chǎn)品套管的研發(fā)，嚴格控制生產(chǎn)中的各個重要的工藝環(huán)節(jié)，從不同角度關(guān)注產(chǎn)品的每一個細節(jié)，在生產(chǎn)中不斷完善設(shè)計和工藝要求，使新產(chǎn)品盡快完善，滿足變壓器的安全運行需求。

作者簡介：王福斌（1976-），男，河北保定人，保定天威保變電氣? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 股份有限公司質(zhì)量保證部工程師，主要從事變壓器產(chǎn)品的檢驗技術(shù)工作。