浅谈电容式套管运行维护的方法

　　摘要：介绍了电容式套管的结构，讨论了电容式套管例行检查和定期维护的项目、内容和要求，提出了电容式套管问题处理的方法；对电容式套管接头过热故障现象进行了分析，并结合红外线热成像检测和试验数据提出了具体的处理方法，同时提出了加强电容式套管技术管理工作的几点建议。

　　关键词：电容式套管；故障处理；套管故障

　　作者简介：吴延明（1975-），男，山东德州人，德州供电公司变电检修室，技师；张加岩（1988-），男，山东商河人，德州供电公司变电检修室，助理工程师。（山东 德州 253000）

　　中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0202-02

　　电容式套管是电力变压器的重要组部件之一，它是将变压器内部的高、低压绕组通过引线引接到油箱外部的出线装置，使得变压器绕组能够同外部电网联络。同时，套管还担负着固定引线的作用。变压器是电力系统中传输和分配电能的重要设备，如果变压器套管存在缺陷或发生故障，将直接危及变压器的安全运行。本文将介绍电容式套管的结构，同时对电容式套管的检查和维护进行讨论。

　　一、电容式套管的结构

　　电容式套管一般应用于110kV及以上的变压器中，电容式套管的经典结构如图1所示。在图中，L是套管的总高度，与套管的电压等级、结构以及套管的外绝缘有关；L1是上部外绝缘高度；L2是中间接地法兰高度，与套管上安装的套管电流互感器数量和型号有关；L3是下部绝缘高度。通常套管的上部绝缘和下部绝缘都用瓷绝缘。其各部分结构和作用如下：

　　1.套管上部接线头

　　它的作用是将变压器绕组引线连接到外部线路，其结构与额定电流的大小有关。

　　2.套管的储油柜

　　其作用和变压器的储油柜一样，为了补偿套管内部变压器油随温度变化而引起的体积的变化。在储油柜上设有油标，用以指示套管内部油位。储油柜内部有强力弹簧，用以将套管连成一个整体，不发生渗漏油。

　　3.上部瓷件

　　为了保证在污秽和淋雨条件下套管仍有足够的爬电距离，套管上部瓷件根据需要，常设计成大小伞的形状。

　　4.导电结构

　　油浸式电容套管的导电结构可分为穿缆结构和导杆结构。穿缆结构的套管是变压器绕组引线用电缆穿过套管内的铜管上端和接线头连接引出，接线头用销钉固定后，与接线端子固定在一起，一般用于电流为1250A以下。导杆式连接套管一般用于电流大于1250A时，其导电连接是绕组引线在套管下部的均压罩内直接和下部接线头连接，不使用电缆穿过铜管，电流直接用铜管传导，套管上部的接线头直接和铜管连接。

　　5.中间接地法兰

　　图1中的接地法兰长度L2与套管所安装的装入式电流互感器的数量和规格有关，通常测量级互感器的高度比保护级的小，套管额定电压比较低的电流互感器的高度比额定电压高的电流互感器的高度小；而电流互感器的数量则根据需要来设定。

　　6.电容芯子

　　电容式套管的内绝缘是电容式结构，以高压电缆和导电铝箔组成油纸电容芯子，在套管中心，铜导电管处于额定电压电位，而其最外侧接近接地法兰处是地电位，电位必须由中心的高电位降低到最外侧的地电位。

　　7.测量端子和电压抽头

　　在中间接地法兰布了测量端子或电压抽头。测量端子是从电容芯子最外层电容屏通过绝缘套管引出的，该层电容屏主要用来测量电容式套管的介质损耗因数和电容量。在局部放电测量时，用该电容屏对中间法兰的电容和电容芯子主电容形成分压器，用来测量变压器的局部放电，该端子对地电容比较少，且受变压器布局的影响。

　　电压抽头和测量端子的不同是电压抽头从套管的最外第二层通过绝缘套管引出，其对地电容比较大，可以输出一定功率。无论测量端子还是电压抽头，其对地电容相对套管的主电容来说是比较小的，因此，在套管带电运行时，该端子必须接地以保证套管的安全，此端子相连接的电容屏常被称为末屏。[1]

　　二、电容式套管的检查与维护

　　电容式套管在运行过程中，常因外界因素影响或自身质量瑕疵而发生故障，套管出现缺陷将严重危及变压器的安全运行。及时发现并消除缺陷对提高套管安全可靠性是非常重要的，套管的检查维护工作便是以此为目的展开的。电容式套管的检查维护项目一般可分为例行检查和定期检查两类。

　　1.电容式套管的例行检查与问题处理

　　电容式套管的例行检查内容主要是渗漏油、瓷套和油位三个方面，具体内容如下：

　　（1）渗漏油检查主要是查看套管外部的瓷套接缝、安装法兰等密封处有无明显的渗漏痕迹（检查时注意保持足够的安全距离）。若发现瓷套接缝部位渗漏，则需立即安排停电检查处理，对于无法修复的套管必须更换。若发现安装法兰处渗漏，视渗漏情况的严重程度决定是否立即进行处理。

　　（2）对瓷套进行检查时，应仔细检查瓷套有无裂纹、破损、脏污及放电痕迹，瓷套根部有无放电痕迹。对于存在裂纹的瓷套必须更换；对于轻度破损的瓷套，可修复后继续使用；对于脏污的瓷套应用中性清洗剂清洗，然后用清水冲洗净后擦干；对于有污闪痕迹的瓷套，可考虑加装硅橡胶增爬裙或涂防污闪涂料。

　　（3）电容式套管内充有变压器油，电容芯即浸泡在变压器油中，保持足够的油量是电容式套管正常工作的前提。检查时应确认套管油位计指示在正常的范围内，连续的几次检查中套管油位不应有突然的变化。油位的突然变化一般是因为渗漏引起，这种渗漏可能在套管外部无法找到迹象，因为套管油可能从下节漏入了变压器本体，对于油位异常的套管，应尽快安排停电检修或更换。通过油位计，还可以观察套管内变压器油的颜色，若套管内的变压器油有发黑、浑浊等现象，往往是套管内部放电或进水受潮，应该进行套管油色谱分析和含水量测定。油位检查过程中还应注意油位计内不应有潮气凝结。 　　2.电容式套管的定期检查与问题处理

　　电容式套管定期检查时，应进行注油孔密封检查、末屏绝缘电阻、末屏接地、介质损耗因数及电容值、套管油分析等检查内容，具体如下：

　　（1）注油孔密封检查。电容式套管注油孔的螺栓胶垫容易老化开裂，导致进水受潮，对于老化开裂的胶垫应及时更换。

　　（2）末屏绝缘电阻。电容式套管安装法兰位置附近有一小套管，用于将电容芯的最末一屏引出接地。本项目即使用绝缘电阻表测量该引出线对地的绝缘电阻。测量结果同历史数据相比应无显著差别。一般而言，该绝缘电阻值不应小于1000MΩ。对于末屏绝缘电阻值过低的套管应进一步对套管油进行取样分析。

　　（3）末屏接地。检查套管的末屏附近有无放电痕迹，若有则说明末屏接地不良，应重新确认末屏可靠接地。

　　（4）介质损耗因数和电容值。用介质损耗测量仪测量套管的介质损耗因数和电容值，测量结果同出厂值或历史数据比较不应有显著变化。一般而言，20℃时的介质损耗因数不应大于2%，电容值的变化量不应大于±5%。介质损耗因数过大的套管，一般是因为受潮或套管油劣化引起，可对套管油取样进行进一步的分析。

　　（5）套管油分析。有时候需要对套管油进行取样分析，应当注意的是，由于套管内充油量有限且补油不便，因此在取样时放油量应尽量控制。对套管而言，含水量测定和油中溶解气体分析是两个有用且常用的项目。

　　套管油中溶解气体分析可以有助于判定套管内部的故障类型。套管油中常见的气体为H2、CH4、C2H2。当套管油中气体含量超过以下值时应当引起注意：H2含量≤500?L/L；CH4含量≤100?L/L；C2H2含量≤2?L/L（110kV及以下），1?L/L（220～500kV）。[2]

　　三、套管故障实例分析

　　1.缺陷情况

　　2012年11月7日检修试验工区在红外热成像测温中发现某220kV变电站#1主变（型号为SFPS9-150000/220）110kV侧B相套管接头过热，最高温度63.5℃，环境温度8℃，三相温差56℃。#1主变110kV侧B相套管红外线热成像如图2所示。

　　2.缺陷分析及处理

　　工区组织相关技术人员对套管接头过热故障进行了分析，通过查看设备台账发现该主变于2005年6月投运，曾在2011年6月进行过低压绕组抗短路能力改造，但在最近一次预防性试验中未发现异常。因此，初步判断故障原因可能为将军帽与引线头连接部位出现问题，导致将军帽与引线头接触不良过热。

　　停电后，电气试验班对#1主变进行了110kV侧三相直阻修前试验，试验后发现，B相阻值为97.17MΩ，三相不平衡系数高达6.4%，已经超过标准值。主变班对变压器进行部分排油处理后，开始拆除佛手线夹及密封铜头，在拆检至引线头连接部位时，发现紫铜引线头连接丝扣有一定程度的损坏现象，随后对该部位进行了锉销、打磨处理，并按顺序重新安装。安装完毕后，再次对套管进行了直阻试验，试验后发现B相阻值为91.15MΩ，三相不平衡系数降至1.02%，符合标准要求，随后该主变恢复送电。

　　四、关于加强电容式套管技术管理的建议

　　在变压器组部件的各类故障中，套管故障是最为常见的，套管是否正常运行，对变压器的安全运行影响极大。为了强化电容式套管的技术管理工作，提出以下几点建议：

　　第一，建议运维人员制定详细的巡视计划，定期对套管末屏接地和引线接头等部位进行红外热成像等检测，及时发现接触不良发热等故障。同时，运维人员还应该定期进行夜间设备特巡，检查套管是否存在间歇放电等故障。

　　第二，充分利用变压器状态检修试验和停电检修等机会，对套管整体状况进行试验，把试验结果和之前的试验数据进行对比，如果发现异常，应该仔细的查找问题所在，找到原因后及时处理。

　　第三，定期对套管进行清扫，防止污秽闪络，特别是末屏接地处，更要保证其清洁。在检修时应仔细检查末屏接地处是否有良好的密封性，接地片是否完整无开裂，接地弹簧是否弹性正常等。

　　第四，强化对新安装套管的预防性检测和出厂试验工作。对新安装的套管进行试验时，除了要进行介损和主绝缘试验外，还应该进行末屏接地处小套管的介损试验，得出的数据可以作为以后判断套管末屏接地处小套管绝缘的根据。

　　第五，变压器在进行喷漆或套管进行防污闪涂料喷涂时要做好防护工作，避免油漆喷到套管末屏接地装置和引线接头部位上。当需要拆开套管末屏接地装置进行试验的时候，试验完成后应认真的进行恢复，并用万用表测量接地情况，保证套管末屏良好接地。[3]

　　第六，由于套管是否良好对变压器的安全至关重要，建议厂家向用户提供套管的结构图和技术参数，并说明运行维护的注意事项。

　　参考文献：

　　[1]国家电网公司人力资源部.变压器检修[M].北京：中国电力出版社，2010.

　　[2]国家电网公司. 110（66）kV-500kV油浸式变压器（电抗器）检修规范[M].北京：中国电力出版社，2005.

　　[3]王世阁.电力变压器组部件故障分析与改进[M].北京：中国电力出版社，2010.

　　（责任编辑：宋秀丽）