變壓器套管局部放電分析與處理

錢心怡，陶 偉

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司，江蘇 無錫 214000)

0 引言

變壓器套管的局部放電是引起絕緣劣化、導(dǎo)致套管損壞或爆炸的重要原因。當(dāng)局部放電達(dá)到一定程度時，會對變壓器局部絕緣造成損傷，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致絕緣擊穿、設(shè)備故障，因此，變壓器運檢部門越來越重視和關(guān)注局部放電問題。其中，套管頂部電位懸浮、底部均壓環(huán)電位懸浮、下瓷套沿面放電、末屏引線接觸不良是造成變壓器套管局放放電的四種常見原因。

以某220 kV主變壓器35 kV側(cè)套管的局部放電現(xiàn)象為例，通過外觀檢查與工頻諧振耐壓試驗綜合分析，得出該局部放電為瓷套表面半導(dǎo)體層與銹蝕的螺栓、壓腳接觸不良引起的懸浮放電。

1 局部放電現(xiàn)象的發(fā)生

某日對220 kV變電站主變進(jìn)行例行油樣采集，過程中發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)套管附近存在異常聲響。當(dāng)日夜間進(jìn)一步跟蹤該主變運行狀態(tài)，觀察到低壓側(cè)B相套管中下部存在局部放電點。

該變壓器由保定天威變壓器有限公司制造，型號為OSFSZ9-120000/220，出廠日期為2002年12月。

2 故障處理

2.1 現(xiàn)場檢查

為進(jìn)一步確定放電現(xiàn)象發(fā)生的具體位置，運維部門申請對該主變進(jìn)行停電檢查。該變壓器屬于戶外設(shè)備，套管瓷裙表面自然積污嚴(yán)重，其中35 kV側(cè)B相套管瓷裙外表面觀察到嚴(yán)重積灰，并存在局部放電痕跡。初步懷疑瓷套表面灰塵不斷積累，使瓷套表面電場分布不均勻，在瓷套和法蘭附近產(chǎn)生放電現(xiàn)象。

對三相低壓側(cè)套管表面積灰進(jìn)行清掃處理后，依次噴涂室溫硫化硅橡膠長效防污閃涂料(room temperature vulcanized silicone rubber，RTV)提高套管絕緣，使瓷套表面電場均勻分布。當(dāng)對套管施加運行電壓至21 kV時，套管周圍仍存在放電異響，B相套管底部法蘭壓腳螺栓處仍可觀察到明顯的放電點，如圖1所示，說明局部放電點位于底部法蘭與壓腳螺栓連接處，且與瓷裙表面積灰無關(guān)。

圖1 法蘭與壓腳螺栓連接處放電點

2.2 處理措施

觀察發(fā)現(xiàn)套管底部法蘭與壓腳螺栓連接處銹蝕嚴(yán)重、接觸不良，可能存在懸浮電位使該處電場分布不均勻。為改善電場分布，使用屏蔽線環(huán)繞該套管底部并接地(見圖2），使底部法蘭和壓腳螺栓處于等電位狀態(tài)后利用工頻耐壓試驗進(jìn)行驗證。

圖2 法蘭與壓腳螺栓等電位連接示意

根據(jù)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》要求，試驗電壓在72 kV狀態(tài)下持續(xù)60 s，且放電現(xiàn)象消失，說明工頻諧振耐壓試驗合格。

套管底部環(huán)繞屏蔽線并接地后，法蘭和壓腳螺栓的電位與地電位相同，懸浮電位消失，局部放電現(xiàn)象也隨之消失，因此，可確定B相套管底部法蘭與壓腳螺栓連接處的局部放電由銹蝕和接觸不良造成的懸浮電位所引起。

3 故障原因分析

局部放電的發(fā)生通常與放電部位的場強和電場均勻分布程度等因素有關(guān)，而套管及連接處的箱蓋法蘭、螺栓等附件的制造質(zhì)量和結(jié)構(gòu)型式會對套管絕緣造成影響，使其絕緣結(jié)構(gòu)中的電場分布不均。

高壓套管表面的電場分布在法蘭和箱蓋附近，比較集中，通常在法蘭位置采取措施使電場分布均勻。目前廣泛使用的是主變高壓套管采用與變壓器箱蓋固定法蘭整體澆注成型的方式，不僅改善了套管底部的電場分布，同時鋁制法蘭及其熱鍍鋅螺栓在戶外環(huán)境下不會因老化銹蝕、接觸不良而引起電暈放電。

通過對比發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生套管局部放電現(xiàn)象的變壓器屬于保定天威變壓器有限公司早期生產(chǎn)的一批設(shè)備，其結(jié)構(gòu)型式與目前廣泛應(yīng)用的主變壓器有所區(qū)別，主要表現(xiàn)在主變低壓側(cè)套管與變壓器箱蓋呈傾斜角度安裝，且傾斜的低壓側(cè)套管底部通過壓腳螺栓與本體法蘭進(jìn)行固定。當(dāng)電場強度較大時，這種安裝固定方式會導(dǎo)致壓腳、螺栓等附件的凸起部位產(chǎn)生電暈，通常采用在套管底部與法蘭之間涂抹半導(dǎo)體釉來改善電場分布，消除電暈。然而，由于長期在戶外運行，連接處銹蝕越來越嚴(yán)重，半導(dǎo)體釉面也會逐漸發(fā)生老化，銹蝕的螺栓、壓腳與半導(dǎo)體層之間接觸不良，不再是地電位狀態(tài)，而是在運行過程中產(chǎn)生了懸浮電位，導(dǎo)致套管底部法蘭位置場強集中，電場分布極不均勻，從而在較大的場強中產(chǎn)生局部放電。

4 處理對策及改進(jìn)措施

根據(jù)對該變壓器套管局部放電現(xiàn)象的原因分析，通過對套管底部采取涂抹銀粉漆、加裝屏蔽環(huán)等措施來改善電場分布。銀粉漆的主要成分為鋁粉，導(dǎo)電性、防銹能力良好，并且具有較好的附著性。鑒于原有的半導(dǎo)體屏蔽層已失去效用，因此對套管底部和所有壓腳、螺栓除銹后涂抹銀粉漆來進(jìn)行等電位處理。為進(jìn)一步改善電場分布情況，避免變壓器在戶外長期運行后底部金屬部件銹蝕導(dǎo)致凸起部位電暈放電，在套管底部加裝屏蔽環(huán)并可靠接地，處理后套管底部絕緣良好，無放電現(xiàn)象。

為提高變壓器的安全可靠性和電網(wǎng)穩(wěn)定性，防止此類局部放電現(xiàn)象再次發(fā)生，提出以下預(yù)防措施。

(1) 開展變壓器專項巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)有異響或放電現(xiàn)象，及時進(jìn)行診斷、分析與處理。

(2) 結(jié)合停電周期對同類型變壓器套管進(jìn)行專項排查，防止同一制造廠家、同一批次、同一型號的套管存在類似缺陷，及時對此類套管采取處理措施，消除潛在隱患。

(3) 加強變壓器設(shè)備的運維檢修工作，重點開展變壓器套管紅外精確測溫、紫外檢測等帶電檢測工作，并加強對變壓器附件的狀態(tài)監(jiān)測。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高，用電量也隨之增長，這對電力可靠供應(yīng)提出了更高的要求。變壓器是電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的變電設(shè)備，做好對變壓器套管局部放電的嚴(yán)密監(jiān)測，及時采取措施避免事故擴(kuò)大，對于提高電能質(zhì)量、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有著重要意義。