220kV變壓器套管故障原因及對(duì)策分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：220kV變壓器是電力設(shè)備中最為主要的部件，是保障發(fā)電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，而變壓器的套管更是設(shè)備的核心部分。當(dāng)前很多發(fā)電廠的220kV變壓器套管都會(huì)出現(xiàn)工作故障，本文就220kV變壓器套管的故障及其對(duì)策進(jìn)行分析和探索。

關(guān)鍵詞：220kV;變壓器;套管故障

前言：

套管是220kV變壓器重要的部件之一，同時(shí)也是變壓器設(shè)備出現(xiàn)故障的多發(fā)點(diǎn)，因此在發(fā)電廠的設(shè)備檢修和日常及維護(hù)工作中，需要對(duì)220kV變壓器套管定時(shí)進(jìn)行檢查，降低220kV變壓器套管出現(xiàn)故障給電力系統(tǒng)帶來(lái)的損害。

一、220kV變壓器套管故障的概述

220kV變壓器是很多電廠使用最為普遍的設(shè)備，其功能是將發(fā)電機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的電力進(jìn)行升壓處理再發(fā)送到電網(wǎng)中，因此一旦220kV變壓器發(fā)生工作故障不僅會(huì)對(duì)發(fā)電廠造成經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。套管是220kV變壓器重要的結(jié)構(gòu)部件，同時(shí)也是變壓器出現(xiàn)故障的多發(fā)點(diǎn)之一。在2009年，我國(guó)廣東省某發(fā)電廠的220kV變壓器套管就由于發(fā)生爆炸導(dǎo)致220kV變壓器被燒毀。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于220kV變壓器使用的高壓套管的安全問(wèn)題一直非常關(guān)注，因此很多套管的在線管理技術(shù)也逐漸興起，一些發(fā)電廠已經(jīng)開(kāi)始安裝這種可以在線監(jiān)測(cè)的220kV變壓器套管安全防護(hù)系統(tǒng)。但是由于這一技術(shù)還處于剛剛起步的階段，在實(shí)際的操作中還存在著很多問(wèn)題，因此對(duì)于220kV變壓器套管的安全防護(hù)工作還需要進(jìn)一步的展開(kāi)探索[1]。

二、220kV變壓器套管的常見(jiàn)故障

（一）220kV變壓器套管存在的解體故障

當(dāng)220kV變壓器套管出現(xiàn)解體故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電位未固定部件與設(shè)備引線出現(xiàn)電火花的現(xiàn)象。

2015年海南某電廠通過(guò)紅外成像儀巡視發(fā)現(xiàn)220kV變壓器A套管末屏接地處不良情況。經(jīng)過(guò)對(duì)該套管末屏進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量絕緣大于2000兆歐，并對(duì)套管進(jìn)行電容值測(cè)量及介損試驗(yàn)，多次測(cè)量數(shù)據(jù)變化差異大，再次通過(guò)對(duì)該套管曲悠揚(yáng)分析，該套管內(nèi)H2及烴類(lèi)氣體含量（C2H2含量為0）較上次油色譜化驗(yàn)值明顯增大，且H2含量大于150uL/L.綜合判斷該套管末端接地不良，經(jīng)過(guò)拆除末屏密封螺栓發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)電容尾端引線與末屏導(dǎo)體焊接處為虛焊，造成套管末屏沒(méi)有完全可靠的接地，進(jìn)而造成末屏和地面之間出現(xiàn)懸浮電位，出現(xiàn)放電現(xiàn)象，導(dǎo)致該處發(fā)熱對(duì)套管內(nèi)絕緣油分解產(chǎn)生H2和其他烴類(lèi)氣體，同時(shí)也導(dǎo)致末屏絕緣材料老化。

導(dǎo)致此故障發(fā)生的原因可能有兩個(gè)，第一套管在生產(chǎn)過(guò)程中，廠家的焊接工作出現(xiàn)失誤，沒(méi)有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工作，因此造成套管末屏沒(méi)有完全可靠的接地，進(jìn)而造成末屏和地面之間出現(xiàn)懸浮電位，出現(xiàn)放電現(xiàn)象。這種情況下設(shè)備的焊接位置會(huì)出現(xiàn)一圈發(fā)黑的情況[2]。第二，在實(shí)際安裝工作中，技術(shù)人員沒(méi)有按照相關(guān)要求進(jìn)行操作，將套管錯(cuò)誤的進(jìn)行安裝，導(dǎo)致導(dǎo)線之間的焊接點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)形成虛連的情況，最終造成套管內(nèi)部出現(xiàn)懸浮電位放電。

（二）220kV變壓器套管存在發(fā)熱故障

一旦220kV變壓器套管出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，就會(huì)造成套管內(nèi)部的金屬迅速氧化，在氧化反應(yīng)中形成一層層的氧化膜，而隨著氧化膜的不斷增加也會(huì)造成套管的電阻數(shù)值不斷上升，反而導(dǎo)致套管的溫度再次升高，形成不斷升溫的惡性循環(huán)。如果不能及時(shí)的處理套管發(fā)熱的問(wèn)題就會(huì)造成溫度升高燒斷引線的情況。導(dǎo)致220kV變壓器套管發(fā)熱的原因主要有幾種。第一是在220kV變壓器進(jìn)行預(yù)防性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)對(duì)接線掌進(jìn)行拆卸處理，而這種實(shí)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致套管導(dǎo)線與接線掌之間發(fā)生接觸不良的現(xiàn)象，進(jìn)而造成220kV變壓器套管發(fā)熱。第二，在套管中的引線頭與繞組引線之間出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱，當(dāng)引線出現(xiàn)接觸不良時(shí)，線路中的電阻數(shù)值會(huì)不斷上升，導(dǎo)致連接頭位置通過(guò)的電流不斷增加，進(jìn)而出現(xiàn)套管發(fā)熱的情況。第三，在220kV變壓器套管的末屏位置由于時(shí)間過(guò)久出現(xiàn)密封墊老化現(xiàn)象，造成末屏的接地部件進(jìn)水，導(dǎo)致內(nèi)部金屬銹蝕而出現(xiàn)接地不良發(fā)熱，從而致使設(shè)備的絕緣體的絕緣能力降低（2018年海南某電廠220kV主變壓器由于該隱患導(dǎo)致該主變高壓側(cè)對(duì)地絕緣低的現(xiàn)象，絕緣僅430兆歐），對(duì)變壓器乃至整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成重大隱患。

三、220kV變壓器套管常見(jiàn)故障的對(duì)策

（一）預(yù)防220kV變壓器套管解體故障的方法

想要有效的預(yù)防220kV變壓器套管出現(xiàn)解體問(wèn)題，需要相關(guān)的技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的安裝、維護(hù)和保養(yǎng)工作。需按照以下方法進(jìn)行：

1）在設(shè)備安裝前，檢查套管引線與末屏焊接是否良好，套管吊裝軍按照廠家說(shuō)明書(shū)要求執(zhí)行;

2）按照《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)套管進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)驗(yàn)收;

3）對(duì)套管末屏接地帽進(jìn)行定期維護(hù)，例如：定期更換接地帽與末屏間密封圈，定期檢查接地帽與末屏尾端金屬接觸是否良好（無(wú)氧化層，若接地帽內(nèi)有彈簧，應(yīng)檢查彈簧彈性是否正常，無(wú)卡澀銹蝕情況），末屏引出線尾端附近絕緣層無(wú)變色、老化、龜裂等現(xiàn)象，恢復(fù)接地帽時(shí)檢查螺牙處無(wú)銹蝕、油漆確保接地良好，并已擰緊螺帽，防止雨水及潮氣進(jìn)入;

4）定期對(duì)套管進(jìn)行紅外成像測(cè)量及分析;

5）檢修按照試驗(yàn)規(guī)程定期對(duì)套管進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)確認(rèn)合格方可投運(yùn)。

（二）預(yù)防220kV變壓器套管發(fā)熱故障的方法

預(yù)防220kV變壓器套管的發(fā)熱情況需要從以下幾個(gè)方面考慮。

1）在220kV變壓器套管的制造過(guò)程中就需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，這一方面發(fā)電廠需要對(duì)采購(gòu)的220kV變壓器設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)設(shè)備以及相關(guān)材料進(jìn)行有效驗(yàn)收，發(fā)生不合格的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行更換，防止由于設(shè)備的制造問(wèn)題或者安裝問(wèn)題造成220kV變壓器套管中導(dǎo)線接觸不良的情況出現(xiàn)。

2）在技術(shù)人員進(jìn)行日常維護(hù)和保養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)定時(shí)對(duì)220kV變壓器套管進(jìn)行檢查，并定期進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)判斷套管是否符合投運(yùn)要求。

3）在投運(yùn)期間使用紅外成像儀等設(shè)備對(duì)套管的溫度進(jìn)行測(cè)量、跟蹤、分析，形成狀態(tài)檢修分析報(bào)告，根據(jù)紅外成像報(bào)告分析數(shù)據(jù)判斷套管發(fā)熱原因并及時(shí)處理。

4）定期對(duì)套管取油樣進(jìn)行色譜化驗(yàn)，中和數(shù)據(jù)分析套管中連接線是否村子接觸不良造成發(fā)熱現(xiàn)象。

5）對(duì)220kV變壓器套管末屏絕緣定期檢查，檢查是否有變色，老化情況。

為了防止由于套管故障造成變壓器無(wú)法投運(yùn)，甚至影響電網(wǎng)安全事故發(fā)生，發(fā)電廠需要及時(shí)準(zhǔn)備數(shù)量足夠的備用部件，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以第一時(shí)間進(jìn)行維修，最大程度的降低220kV變壓器套管故障對(duì)發(fā)電廠帶來(lái)的損失。同時(shí)所有備用部件必須保證質(zhì)量合格，并定期對(duì)備用部件進(jìn)行試驗(yàn)、檢查。

結(jié)