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(jì)南 255000）

0 引言

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

1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常情況

在對變電站110 kV穿墻套管進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相套管介質(zhì)損耗超標(biāo)嚴(yán)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(yàn)數(shù)值

國家電網(wǎng)公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)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(dá)到4.31%，而電容量與銘牌值比較變化量達(dá)到8.53%，說明該套管絕緣參數(shù)已嚴(yán)重超標(biāo)，不能繼續(xù)運(yùn)行，及時(shí)進(jìn)行了更換。在試驗(yàn)場房內(nèi)對該套管進(jìn)行了工頻耐壓試驗(yàn)［2］，在套管高壓端子與地之間施加工頻電壓 184 kV,歷時(shí) 1 min，試驗(yàn)通過［3］。 耐壓試驗(yàn)后對套管進(jìn)行了局部放電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該套管在77 kV時(shí)放電量為230 pC,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出10 pC的國標(biāo)值［4］。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2。

表2 實(shí)驗(yàn)室局放試驗(yàn)數(shù)值

2 解體情況

該類干式穿墻套管最內(nèi)部為銅導(dǎo)電桿，銅導(dǎo)電桿外套裝主要承擔(dān)機(jī)械強(qiáng)度作用的鋼管，鋼管外為承擔(dān)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(gè)套管的電場均勻分布，最外層的屏蔽（即末屏）有一個(gè)引出端子（通常為軟銅線），與法蘭壓接，運(yùn)行時(shí)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(hù)套不好粘接，因此也可以通過自黏帶層使外護(hù)套可以良好的粘合和附著在包繞層上。

由外向內(nèi)進(jìn)行剝離拆解，在剝離掉傘盤、外護(hù)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(gè)黑色灼傷點(diǎn)，大小有1 cm×2 cm左右（圖 1）。

圖1 包繞層上的灼傷點(diǎn)

同時(shí)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(jī)械強(qiáng)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(shí)可以看到末屏確已斷裂，且末屏下的包繞層依然有灼傷點(diǎn)（圖2）。

圖2 末屏斷裂

繼續(xù)往下剝離，剝離到下一層屏蔽時(shí)，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(gè)電容。

而由介質(zhì)損耗測試的電氣原理可知，當(dāng)絕緣電容量發(fā)生變化時(shí)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(dāng)時(shí)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(dǎo)致內(nèi)部較易出現(xiàn)縫隙，造成局部場強(qiáng)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(dǎo)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(yùn)行后在電動力震動及熱脹冷縮的作用下，就容易導(dǎo)致鋁箔屏蔽層撕裂。而該套管在灼傷點(diǎn)的位置從內(nèi)到外所有屏蔽層全部撕裂，這就導(dǎo)致整個(gè)套管電場強(qiáng)度不再均勻，特別在斷裂處位置電場強(qiáng)度較大，在長時(shí)間積累效應(yīng)下使該點(diǎn)造成電灼傷。

4 防范措施

目前該類套管均已經(jīng)使用機(jī)械纏繞工藝，比以前人工纏繞的方式大有改進(jìn)，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(diǎn)及材料特點(diǎn)，決定了并不能從根本上解決滑屏問題，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對該類型套管的檢測。

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

2）對運(yùn)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(shí)監(jiān)測末屏的接地電流。

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

5 結(jié)語

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