高壓穿墻套管帶電檢測診斷及應對措施

何書迪，周新軍，李毅，唐曉峰，嚴敏敏

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司永州供電分公司，湖南 永州 425000)

0 引言

近年來電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，設(shè)備數(shù)量增長極快，帶電檢測可以實時評估輸變電設(shè)備的運行工況，同時能夠精確定位故障并進行定量分析〔1〕。帶電檢測手段的廣泛使用極大減少了非必要的停電檢修，同時全面系統(tǒng)地了解設(shè)備絕緣狀況，將缺陷消除在萌芽狀態(tài)〔2〕。

變壓器低壓側(cè)穿墻套管是連通戶外和室內(nèi)設(shè)備的重要絕緣設(shè)備，且室內(nèi)部分多在母線橋柜內(nèi)，屬于日常運行維護和帶電檢測的盲點。本文運用紅外測溫和超聲波局部放電兩種帶電檢測手段發(fā)現(xiàn)兩起穿墻套管異常，經(jīng)分析確定主要原因是穿墻套管密封不良，長期運行后內(nèi)部受潮引發(fā)異常放電所致〔3－15〕，并為此定制出全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管，有效解決穿墻套管易受潮氣入侵的問題。

1 帶電檢測

1.1 超聲波局部放電檢測

某公司對A 站220 kV 主變35 kV 穿墻套管及過橋柜開展帶電檢測，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)母線橋柜暫態(tài)地電壓和超聲波局放檢測數(shù)據(jù)超標，紅外測溫結(jié)果無異常，測試結(jié)果見表1，現(xiàn)場設(shè)備位置如圖1、2所示。

圖1 穿墻套管及母線過橋柜(A 相側(cè))

由表1 可知母線橋柜暫態(tài)地電壓和超聲波數(shù)據(jù)在穿墻套管四周數(shù)值大且超標，局放信號幅值自穿墻套管處向開關(guān)柜本體方向逐漸減小，該主變開關(guān)柜本體數(shù)據(jù)均正常。

表1 局放測試結(jié)果 dB

圖2 穿墻套管及母線過橋柜(C 相側(cè))

停電檢查發(fā)現(xiàn)穿墻套管戶外部分銅排與法蘭間存在縫隙，且有銅綠自內(nèi)向外延伸(圖3)。戶內(nèi)部分穿墻套管附近柜內(nèi)壁及支柱絕緣子表面有細小水珠，母線過橋柜內(nèi)接線板處附著銅綠(圖4)。

圖3 穿墻套管銅排與法蘭間縫隙

圖4 接線板表面銅綠

將導流板拆出，發(fā)現(xiàn)三相穿墻套管內(nèi)部導流板未進行倒角、鈍化處理，表面整體附著銅綠(圖5)。導流板觸感濕潤，其上有放電點，局部有腐蝕物因水汽蒸發(fā)后留下的白色痕跡，穿墻套管密封墊老化、斷裂(圖6)，穿墻套管內(nèi)壁底部有輕微濕潤感。同時發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)壁半導電釉噴涂極不均勻，僅通過內(nèi)側(cè)的套管法蘭圓板實現(xiàn)均壓，密封膠圈加裝在套管金屬法蘭部位，等電位作用差，接觸不可靠，從而導致套管內(nèi)部電場分布不均勻，靠近固定法蘭部位的套管中部內(nèi)壁處，電場強度最大，銅排側(cè)邊未進行倒角的尖端部位長期存在局部放電，加之套管密封不良、內(nèi)部受潮，形成放電通道轟擊內(nèi)壁，造成放電黑斑(圖7)。

圖5 導流板表面整體附著銅綠

圖6 密封墊圈老化斷裂

圖7 套管內(nèi)壁局部放電部位

綜上，穿墻套管導流板與法蘭之間存在縫隙，戶外潮氣通過縫隙進入套管內(nèi)部，同時沿導流排擴散至母線橋柜，導致套管內(nèi)部和母線橋柜受潮，導流排長期運行后密封墊老化、斷裂，套管內(nèi)部場強未能得到有效均壓，引發(fā)導流排對套管的持續(xù)性放電。

1.2 紅外測溫

220 kV B 站主變壓器B 相穿墻套管靠墻側(cè)局部發(fā)熱(局放檢測結(jié)果無異常)，紅外測溫結(jié)果顯示B相最高溫度14.9 ℃，其他相最高溫度12.8℃，最大溫差2.1 K，根據(jù)DL/T664—2016 ?帶電設(shè)備紅外診斷應用規(guī)范? 屬電壓致熱型緊急缺陷(圖8)。

圖8 穿墻套管紅外圖

停電后將導流排從穿墻套管中拆出，B 相導流排與套管內(nèi)壁半導體釉之間的等電位接觸彈片松脫，失去可靠等電位連接，但導流排整體干燥，A、C 相穿墻套管內(nèi)部導流排表面整體附著銅綠，局部有腐蝕物因水汽蒸發(fā)后留下的白色痕跡，如圖9、10 所示。

圖9 B、A、C 相導流排

圖10 B 相接觸彈片松脫

B 站穿墻套管紅外異常發(fā)熱部位與彈片松脫位置一致，這是因為松脫的接觸彈片不能有效均衡母排對套管的電壓，且尖角部位電場相對集中，濕氣進入密封不嚴的套管，提供了對套管內(nèi)壁的放電通道，同時造成B 相套管內(nèi)部整體溫度偏高，起到了干燥效果，因此內(nèi)部導流整體光潔、干燥，僅戶外部分縫隙處有極少量銅綠。B 站其余兩相穿墻套管受潮原因與A 站一致，不再贅述。

2 解決方法

套管密封不嚴、密封墊圈老化斷裂是穿墻套管內(nèi)部受潮的直接原因，也是帶電檢測結(jié)果異常的主要原因，對此從載流導體選型、導體連接設(shè)計和套管性能要求三方面設(shè)計出全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管，同時結(jié)合日常紅外測溫和超聲波局放檢測對平時巡視的主變壓器低壓側(cè)穿墻套管和母線橋柜盲點加強檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)主變壓器低壓側(cè)的潛在差動隱患。

2.1 帶電檢測

對日常巡檢的盲點(主變壓器低壓側(cè)穿墻套管和母線橋柜等) 加強帶電檢測，結(jié)合紅外精準測溫和超聲波局放檢測結(jié)果，及時對存在異常隱患的設(shè)備進行跟蹤復測，確認設(shè)備缺陷后及時進行消缺，以便降低主變壓器差動范圍內(nèi)隱患跳閘故障率。

2.2 載流導體選型

按照原套管2 000 A 額定電流要求，參考導體尺寸－載流量，考慮到空心銅棒尺寸較大，選用Φ40 的圓銅棒可滿足現(xiàn)場需求。且圓銅結(jié)構(gòu)導體曲率半徑大，相比矩形導體電場分布更加均勻。

2.3 導體連接設(shè)計

銅棒端部同步參考變壓器套管抱箍線夾的結(jié)構(gòu)，銅棒于母排連接采用變壓器套管抱箍線夾，T2 銅材質(zhì)保證導電率、防止抱箍部位脆性開裂，表面塘錫，如圖11 所示。

圖11 全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管結(jié)構(gòu)

2.4 套管性能要求

參考?國家電網(wǎng)有限公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版) 編制說明? 對24 kV 以上電壓等級開關(guān)柜穿屏套管應采用雙屏蔽結(jié)構(gòu)要求，新設(shè)計的穿墻套管的瓷套內(nèi)部均勻噴涂半導電釉材質(zhì)進行均壓屏蔽，且將套管法蘭中間部位向兩端延伸部分進行熱噴鍍鋁粉進行均壓屏蔽。導流部分采用銅棒，圓棒型導流棒與套管端部為絲扣結(jié)構(gòu)緊密接觸，且端部為全密封結(jié)構(gòu)，大大降低了套管導流部分與端部存在縫隙的隱患，有更加優(yōu)良的密封性能，能夠有效防止潮氣入侵穿墻套管及母線橋柜，同時安裝時要求穿墻套管戶外端略低于室內(nèi)端，防止長期運行后潮氣滲入(見圖12)。

圖12 全密封型穿墻套管現(xiàn)場安裝

綜上，選擇圓銅棒作為導流體，銅棒與母排連接采用變壓器套管抱箍線夾結(jié)構(gòu)，內(nèi)部用雙屏蔽結(jié)構(gòu)確保導電排接觸彈片與均壓屏蔽層接觸良好，設(shè)計出全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管安裝投運后對A、B 站穿墻套管處進行紅外復測、超聲波局放等帶電檢測，檢測結(jié)果顯示無異常，充分驗證了采用全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管對于有效解決潮氣入侵穿墻套管異常放電的可行性。

3 結(jié)語

1) 本文通過紅外測溫和超聲波局放檢測兩種帶電檢測手段發(fā)現(xiàn)了變壓器低壓側(cè)穿墻套管運行中存在的重大隱患，避免了主變壓器跳閘事故，驗證了帶電檢測手段應用于穿墻套管隱患檢測的有效性。

2) 高壓室內(nèi)穿墻套管和母線橋柜運行狀況一直是設(shè)備管理的盲點，各類規(guī)程規(guī)范并未對母線橋柜局放帶電檢測做出明確規(guī)定，本文應用超聲波局放和暫態(tài)地電壓對其進行帶電檢測并發(fā)現(xiàn)異常，證明了對高壓室內(nèi)母線橋柜開展帶電檢測的必要性。

3) 為解決穿墻套管密封不良，長期運行后內(nèi)部受潮引發(fā)異常放電，定制出全密封型圓銅棒瓷質(zhì)穿墻套管，有效解決套穿墻套管易受潮氣入侵等問題。