雷龍武

(國網福建省電力有限公司電力科學研究院，福建 福州 350007)

0 前言

油紙絕緣的變壓器套管是變壓器的主要附件之一，承擔著變壓器引線的絕緣和固定作用，具有結構緊湊，電場強度高的特點，如有水分和雜質進入套管，容易發(fā)生套管爆炸事故。

1 事故概述

1.1 事故經過

一臺110kV主變正常運行中，差動保護、重瓦保護動作，本體輕瓦、壓力釋放閥報警，三側開關跳閘。檢查發(fā)現高壓側C相套管電容芯子上竄，套管油枕與瓷瓶連接處脫離，露出電容芯子，密封失效，并向外漏油。

1.2 套管損壞情況

主變吊罩檢查發(fā)現C相套管下瓷套爆炸碎裂，散落在油箱內部；檢查高壓引線，其包扎的絕緣基本完好，沒有電弧燒傷的跡象，未見其它異物。A相套管解體檢查發(fā)現套管下部均壓球和CT筒之間有十分明顯的放電痕跡，套管電容芯子基本完好，破裂的下瓷套內壁有爬電熏黑痕跡，電容芯子錐形部位也有熏黑痕跡；檢查A相套管注油口，發(fā)現注油口的密封圈斷裂，密封圈邊沿有老化龜裂痕跡，密封圈已喪失彈性。同時檢查了非事故相套管注油孔的密封圈，雖然沒有斷裂，但老化程度更明顯，邊沿已發(fā)生龜裂。

圖1 C相套管下瓷套爬電爆炸 圖2 C相套管注油口密封螺栓及密封圈

圖3 事故相套管注油口密封圈老化斷裂 圖4 非事故相套管密封圈老化龜裂

2 套管進水原因分析

變壓器用密封材料的最佳壓縮量為25～35%，在此壓縮力度下，密封材料在松開后基本可以恢復彈性，若壓縮量超過35%以上，密封材料容易產生永久性變形，無法恢復原有的彈性和密封性能，并且容易斷裂和龜裂，在重復使用時容易導致密封失效。

本起事故原因是油務人員數次從注油口取油樣后未更換密封圈，也未使用力矩扳手旋緊注油口螺絲，無法控制密封圈的壓縮量。由于密封圈過度受壓，導致密封圈老化斷裂，注油孔上方的水分沿密封圈斷裂處進入套管內部，并沿環(huán)氧絕緣筒內表面流向套管底部，積聚于套管底部下瓷套內部，使電容芯子錐形部位表面受潮，均壓球(高電位)對安裝法蘭盤(地電位)爬電，電流流經路線是從均壓球沿環(huán)氧絕緣筒內表面到金屬延長管，最后到達安裝法蘭盤(地電位)，放電使絕緣油裂解產生大量氣體，套管內部壓力劇增，最終導致環(huán)氧絕緣筒爆裂。

3 不規(guī)范取油樣與套管進水的相關性分析

套管的高壓試驗對檢查內部絕緣受潮是有效，但對內部過熱及放電性故障靈敏度稍差，只有當放電或過熱導致電容屏擊穿引起套管電容量變化后才能發(fā)現。但油中氣體含量分析對放電、過熱等缺陷能在發(fā)展初期及時診斷出來，是一種非常有效的檢測手段[1]。因此國產套管一般都專門設計取樣口，位于末屏背面，方便取油樣進行絕緣油色譜分析。從取樣口取油樣操作較為簡單，一般發(fā)供電單位的油務人員經過培訓即可勝任此項工作。

合資或進口套管設計理念是不取油樣的免維護產品，因此套管沒有取樣口或需專用工具取油樣。注油口是制造廠為方便抽真空和注油而設計的，并不是為取油樣而設計的。當懷疑套管存在絕緣缺陷確需取油樣時，可以打開注油口取油樣，但是從注油口取油樣應嚴格遵循制造廠的規(guī)定進行，必須進行清潔、更換密封圈、補油、旋緊密封螺絲、充氮氣維持微正壓等一系列復雜的工序。從注油口取油樣應由制造廠經過專業(yè)培訓的技術人員進行，發(fā)供電單位的油務人員未經專門培訓，操作不規(guī)范，容易引起注油口密封失效或將異物水分帶進套管等。筆者已經發(fā)現多起因取油樣不規(guī)范引起的套管進水爆炸事故，包括注油口密封圈遺失、密封圈未放入限位槽而受擠壓變形、密封圈過度擠壓變形、螺絲未鎖緊進水等。圖5為一支套管注油口取油樣后“O”形密封圈未放入限位槽導致密封失效，水分進入套管，投運后不久就發(fā)生套管爆炸事故；圖6為套管爆炸后解體發(fā)現注油口“O”形密封圈遺失，分析認為是取油樣所致。

圖5 密封圈未放入限位槽而受壓變形 圖6 密封圈遺失導致套管進水

即使色譜分析能及時發(fā)現一些過熱性故障，但GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》、DL/T393-2010《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》等試驗規(guī)程并未將套管油中氣體含量分析列為例行試驗項目，主要因為現場取油樣容易造成不良后果，具體體現在：

(1)取油樣會破壞套管密封，在套管內部產生負壓，在溫度劇烈變化時容易吸水受潮。

(2)頻繁取油樣會造成油位下降，甚至低于觀察窗油位下限，按照規(guī)定應打開注油口補油，容易將水分、雜質等帶入套管內部。

(3)無論從注油口補油或取油，均須進行表面清潔、更換密封圈、補油、旋緊密封螺絲、充氮氣維持微正壓等復雜的工序，應由制造廠經過專業(yè)培訓的技術人員進行，而每次取油均請制造廠技術人員現場取油很明顯是不現實的，但發(fā)供電單位的油務人員未經制造廠專業(yè)培訓，并不適合在現場進行注油口的取油或補油工作，如：

a.每次打開注油口均需更換密封圈，因此從注油口取油樣容易忽視更換密封圈而導致密封失效。

b.注油口密封螺絲旋緊力度不易控制，太松容易進水，太緊容易引起密封圈過度壓縮，老化加快甚至斷裂，最終結果也是進水受潮。

c.補油操作工藝復雜，容易將雜質或水分帶入套管。

d.為維持微正壓，一些制造廠要求補充壓縮氮氣，油務人員并未具備此項工作的工器具和技能。

4 建議

對于套管取油樣問題，建議按照相關規(guī)程進行，避免取油樣引起各種問題。

(1)現場取油樣會破壞套管的密封，使套管內部產生負壓，因此不宜在現場進行取油樣的工作，在懷疑套管絕緣受潮、劣化，或者懷疑內部可能存在過熱、局部放電等缺陷時應取油樣進行油中氣體含量分析。GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》和DL/T393-2010《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》已經闡明了現場套管油中氣體含量分析試驗的原則，本文不再贅述。

(2)取油樣人員應經過培訓，嚴格按照規(guī)程規(guī)定和制造廠的規(guī)定從專用取樣口取油樣，避免將異物或水分帶入套管。

(3)套管廠家建議不取油或無取樣口的套管，如確需打開注油口取油樣或補油時，應由制造廠技術人員進行，并按照工藝要求做好表面清潔、更換密封圈等的工序。

(4)重視套管電容量測試，電容量變化往往是內部電容屏擊穿的結果，即使未超出標準規(guī)定的警示值，也應根據套管電壓等級與電容屏的層數進行原因分析。

(5)運行時注意巡查，如發(fā)現套管存在油位異?；驖B漏油時應注意分析原因，必要時停電檢查。

5 結束語

過熱性和放電性故障是油紙絕緣設備常見故障，都會引起故障點周圍的絕緣油和固體絕緣材料分解而產生氣體，并溶解到油中，因此可以根據油中溶解的特征氣體的含量來分析故障的特點和嚴重程度。油中溶解氣體含量分析與高壓試驗互為補充，可以從不同方面對設備故障性質進行分析，是油紙絕緣設備故障分析的重要手段。但是對于套管等高場強、少油量的設備，取油樣易引起內部負壓、進水等不良后果，因此對于取油樣的工作必須嚴格按照相關規(guī)程規(guī)定和制造廠的要求進行，相關工作人員也必須經過專業(yè)的培訓，才能降低取油樣的副作用，并充分發(fā)揮油中氣體含量分析的作用。