莊先濤，郝為，種俊龍

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司遂寧供電公司，四川 遂寧629000)

0 引言

電力變壓器是電網(wǎng)核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。套管是電力變壓器的重要組部件，將變壓器內(nèi)部的高、中、低壓繞組引線(xiàn)引接至油箱外部，對(duì)引線(xiàn)起固定、支持及絕緣等作用，其健康狀態(tài)對(duì)電力變壓器安全運(yùn)行尤為重要[1－3]。套管在運(yùn)行中，承受著高電壓、大電流、機(jī)械應(yīng)力及熱的作用，同時(shí)還受雨、雪、高溫高濕、強(qiáng)紫外線(xiàn)及溫差大等外界環(huán)境影響，容易出現(xiàn)故障。套管一旦發(fā)生故障，會(huì)直接導(dǎo)致變壓器停運(yùn)，甚至引起火災(zāi)爆炸，造成巨大損失。統(tǒng)計(jì)表明，由套管故障導(dǎo)致的變壓器故障占了很大比例，500 kV及以上電壓等級(jí)的該類(lèi)故障占比約為27.8%[3]。因此，對(duì)變壓器套管狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、診斷及維護(hù)具有重要意義。

變壓器套管缺陷主要包括局部過(guò)熱、局部放電、絕緣受潮、氣泡雜質(zhì)及漏油等，國(guó)內(nèi)外針對(duì)上述缺陷檢測(cè)及診斷技術(shù)開(kāi)展了廣泛的研究，包括油中溶解氣體分析(DGA)法、特高頻(UHF)法、高頻(HF)法、紫外法、紅外測(cè)溫法等[4－10]。其中紅外測(cè)溫法具有非接觸式、抗電磁干擾、直觀明了等特點(diǎn)，能準(zhǔn)確判斷電力設(shè)備缺陷部位和性質(zhì)，在變壓器套管局部過(guò)熱缺陷檢測(cè)及診斷中應(yīng)用廣泛，利用該方法成功發(fā)現(xiàn)多起缺陷，避免了重大損失[11－17]。

本文針對(duì)一起220 kV變壓器的110 kV套管將軍帽過(guò)熱缺陷，分析故障原因，并提出處理措施，為今后處理類(lèi)似變壓器缺陷提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 設(shè)備缺陷

某220 kV變電站2號(hào)主變壓器(簡(jiǎn)稱(chēng)主變)型號(hào)為SSZ－180000/220，出廠日期為2012年1月。其中110 kV套管型號(hào)為BRDLW－126/1250－4，設(shè)備出廠日期為2012年1月，投運(yùn)日期為2013年3月。

2018年3月，運(yùn)維人員對(duì)該站開(kāi)展紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變110 kV側(cè)C相套管將軍帽處溫度異常，如圖1所示。圖像特征表現(xiàn)為以C相套管頂部柱頭為最熱的熱像，熱點(diǎn)明顯可以看出，C相套管將軍帽處最高點(diǎn)溫度為112℃，而相鄰的B相最高溫度為21.3℃，依據(jù)DL/T664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》及《國(guó)家電網(wǎng)公司變電檢測(cè)管理規(guī)定紅外熱像檢測(cè)細(xì)則》，該缺陷屬于危急缺陷。同時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)該套管為滿(mǎn)油位，可能與變壓器本體存在“串油”現(xiàn)象。運(yùn)維人員立即安排停電，對(duì)設(shè)備進(jìn)行消缺處理。

圖1 2號(hào)主變套管紅外圖譜

2 試驗(yàn)情況

2.1 直流電阻測(cè)試

為確定套管發(fā)熱故障點(diǎn)，測(cè)試套管線(xiàn)夾接觸面直流電阻為5μΩ，且A、B、C三相間差異不大。因此，可以排除是由于線(xiàn)夾接觸不良導(dǎo)致的套管將軍帽發(fā)熱。

2號(hào)主變110 kV側(cè)繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，本次測(cè)量C相繞組直流電阻為70.12 mΩ，不平衡度為5.59%，且與前次結(jié)果相比變化量為4.93%。依據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司變電檢測(cè)管理規(guī)定 直流電阻試驗(yàn)細(xì)則》，相間不平衡度、同相初值差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求(≤2%)，C相繞組導(dǎo)電回路接觸異常。該缺陷為電流制熱型缺陷，導(dǎo)電回路接觸異常使發(fā)熱功率增大，進(jìn)而導(dǎo)致異常發(fā)熱。

表1 2號(hào)主變110 kV側(cè)繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果

2.2 油中溶解氣體測(cè)試

試驗(yàn)人員對(duì)2號(hào)主變110 kV側(cè)C相套管開(kāi)展油中溶解氣體分析，多次檢測(cè)均發(fā)現(xiàn)該套管C2H2及總烴含量超標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表2。依據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，三比值編碼為022，故障類(lèi)型判斷為高溫過(guò)熱。同時(shí)，對(duì)2號(hào)主變本體開(kāi)展油中溶解氣體分析，油中溶解氣體含量烴類(lèi)物質(zhì)有明顯增長(zhǎng)，并且出現(xiàn)了乙炔。

表2 套管油中溶解氣體分析 uL/L

3 設(shè)備解體檢查情況

拆除C相套管線(xiàn)夾，拆開(kāi)將軍帽后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電桿與將軍帽內(nèi)均有明顯的放電灼燒痕跡，C相套管將軍帽內(nèi)缺少斜圈彈簧，如圖2所示。

圖2 2號(hào)主變110 kV套管將軍帽解體檢查

套管導(dǎo)電桿與將軍帽為插接式，需在將軍帽內(nèi)安裝斜圈彈簧以確保導(dǎo)電回路緊密接觸，若缺失斜圈彈簧將導(dǎo)致將軍帽與導(dǎo)電桿接觸不良。

解體檢查時(shí)，將C相套管油位由滿(mǎn)油位放至半油位，約5 h后套管再次恢復(fù)滿(mǎn)油位，表明套管油室與變壓器本體油室存在內(nèi)漏缺陷。將套管吊出檢查，在清除套管表面、內(nèi)壁油跡后，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察并未發(fā)現(xiàn)套管法蘭下端各連接面有滲油現(xiàn)象。

隨后，拆除套管頭部密封壓板，發(fā)現(xiàn)套管頂部O型密封膠墊較硬，存在明顯的老化現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)現(xiàn)被密封的間隙不均勻，導(dǎo)致主變本體與套管油室的密封性能下降，如圖3所示。

圖3 套管頭部密封部分解體

4 缺陷原因分析及處理

1)將軍帽發(fā)熱原因分析

通過(guò)試驗(yàn)檢查和解體檢查，判斷110 kV C相套管將軍帽發(fā)熱缺陷的產(chǎn)生原因是由于將軍帽內(nèi)斜圈彈簧缺失，致使導(dǎo)電桿定位后與將軍帽接觸不良，而引起異常發(fā)熱。同時(shí)，導(dǎo)電桿與將軍帽之間接觸不良將導(dǎo)致懸浮放電。

2)套管內(nèi)漏原因分析

由于將軍帽發(fā)熱位置靠近套管密封膠墊，且金屬材質(zhì)導(dǎo)熱性能良好，長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱導(dǎo)致O型密封膠墊老化，進(jìn)而導(dǎo)致套管油室與本體油室之間密封不良。由于主變本體油枕油位高于110 kV側(cè)套管油位，使本體變壓器油滲入套管油室，逐漸導(dǎo)致套管滿(mǎn)油位，內(nèi)漏途徑如圖4虛線(xiàn)所示。

圖4 套管內(nèi)漏途徑

3)主變本體及套管油色譜試驗(yàn)不合格原因分析

將軍帽頂部懸浮放電產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致主變本體變壓器油經(jīng)受高溫，而主變本體油量較多，因此在主變本體的油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)中放電產(chǎn)生的特征氣體體現(xiàn)得不明顯，但也可以看出發(fā)展趨勢(shì)。套管油室與高溫的引線(xiàn)接頭距離近，導(dǎo)致套管油室變壓器油經(jīng)受高溫。另一方面，經(jīng)放電分解的變壓器油也可能因內(nèi)漏進(jìn)入套管，導(dǎo)致套管油色譜檢測(cè)不合格。

綜合分析，為減少停電時(shí)間，更換套管后設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

1)采用紅外測(cè)溫可以及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)套管過(guò)熱缺陷，對(duì)保障設(shè)備安全，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用。

2)本次套管過(guò)熱缺陷是由于斜圈彈簧缺失引起的，后續(xù)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工序要到場(chǎng)見(jiàn)證，嚴(yán)把設(shè)備質(zhì)量關(guān)，防止出現(xiàn)因現(xiàn)場(chǎng)安裝問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備質(zhì)量事件。

3)套管發(fā)生漏油時(shí)，除排查常見(jiàn)的套管底部密封不良外，還應(yīng)考慮套管頭部是否密封可靠。