110kV环氧浸渍干式套管绝缘劣化分析邓威;毛娟 【摘要】针对在预防性试验中变压器干式套管末屏绝缘电阻、tan8不合格的现象, 基于干式套管的结构原理，通过测量套管的绝缘电阻、tan8及电容量等试验方法哉 出套管存在绝缘劣化、受潮的位置，并对套管末屏进行了解体研究和分析，提出了加 强套管绝缘管理的措施和建议.【期刊名称】《电力安全技术》 【年(卷)，期】2016(018)008 【总页数】4页(P54-57) 【关键词】变压器;环氧树脂;套管;末屏 【作者】邓威;毛娟【作者单位】广东电网公司中山供电局，广东中山528400;广东电网公司中山供电局，广东中山528400 【正文语种】中文据统计，高压套管故障约占变压器故障总数的30 %，套管的运行状况对保证变压 器安全运行具有重要意义变压器套管故障主要有外绝缘开裂、闪络、引线接头发 热、末屏悬浮电位放电和渗漏油等，严重者可能导致套管爆炸及负荷损失目前变 电站使用的110 kV及以上套管基本为电容式，主绝缘主要有油浸纸(Oil impregnated paper, OIP )绝缘、树脂浸渍纸(Resin impregnated paper, RIP )绝缘2种。
OIP套管在运行中易出现油色谱超标、密封不良及渗漏油等问题，且易发生瓷件爆 炸伤人事故，并有维护费用高等缺点，因此使用受到限制RIP干式套管具有无油、无气、无瓷、耐高温、重量轻、机械强度好、利于环保、 可任意角度安装等优点上世纪60年代国外已开始研制RIP套管，国内自2000 年开始大规模使用国内外均对使用中出现的问题进行了研究，但对于干式套管末 屏受潮的相关分析却鲜有报道RIP套管由电容芯子、瓷套（或复合外套）、安装法兰、导电杆等组成电容芯子 用皱纹纸和铝箔交替卷绕在导电管上，形成同心圆柱形电容屏，再经真空干燥浸渍 环氧树脂固化成型套管末屏接地装置为内置式，如图1所示末屏通过引线柱引出，再经过弹簧片 与安装法兰接触，实现末屏接地试验时，使用绝缘胶套将末屏引线柱与接地弹簧 片隔离，可满足套管tanS、绝缘电阻测试要求2013年10月，根据南网公司预防性试验规程，对某变电站主变套管进行定期试 验，以检查设备运行中的绝缘状况试验项目主要为绝缘电阻、tanS及电容量试 验在预防性试验过程中发现，110 kV主变高压侧RIP套管试验数据异常该主变投 运于2000年3月，分别于2004年11月、2008年1月进行了 2次停电试验， 试验结果均合格。
本次试验发现110 kV C相套管末屏绝缘电阻为45 MQ（规定 不小于1 000 MQ），进一步测量末屏对地tanS为26.02 % （规定不大于2 %）, 数据严重超标而套管主绝缘电容芯子常规tanS、高电压下tanS试验数据均合 格，初步认为套管末屏绝缘劣化、受潮的可能性非常大2.1绝缘电阻试验2.1.1 110 kV绕组连同套管绝缘电阻测量主变110 kV绕组、套管各支路并联的绝缘电阻均合格，表明各套管主绝缘电容芯子内部无贯穿性脏污、受潮及老化的整体缺陷2.1.2末屏对地绝缘电阻测量110 kV各相套管末屏对地的绝缘电阻，测量结果折算至20 °C,如表1所示从表1可以看出，A,B,O相套管末屏对地绝缘电阻合格，而C相套管数据与上 次测量值相比大幅降低，数据不合格，需进一步测量C相套管末屏对地tanS值以 综合判断其绝缘是否受潮2.2 tanS及电容量试验2.2.1套管tanS及电容量测量主变110 kV各相套管的tanS及电容量，结果如表2所示通过纵向比较发现，110 kV各相套管电容量相对比较稳定，无明显变化A,B, C相套管tanS值与上次测量值相比未发生明显变化，O相套管的tanS值与上一 次试验值相比有明显增长，需高度关注。
2.2.2末屏对地tanS及电容量由于110 kVC相套管末屏绝缘电阻不合格，需测量末屏对地tanS试验电压为2 kV，测量结果如表3所示从试验数据可以看出，C相套管末屏对地tanS值严重超标，电容值与A , B相相 比明显增大，末屏绝缘极可能老化或明显受潮O相套管末屏对地tanS值虽在合 格范围，但与A,B相相比已明显增大，末屏绝缘有加速劣化的趋势2.3高电压tanS试验通过绝缘电阻、tanS及电容量试验，发现套管末屏绝缘异常，未发现套管主绝缘 异常，而主绝缘运行中承受电压较高，如有缺陷将影响安全运行，必须进行准确诊 断才能确定设备是否可以继续运行2.3.1 U-tanS 关系因常规方法试验电压较低，对设备缺陷检测能力有限良好绝缘在允许电压范围内， 无论电压上升或下降，其tanS值应无明显变化升高电压进行tanS试验已积累 一定经验数据，设备电压U与tanS典型关系曲线如图2所示，各段的曲线设备 对应的绝缘状态如下：(1) 曲线1：绝缘良好，为水平直线，施加电压超过某一极限时向上弯曲；(2) 曲线2:绝缘处理不好或含有气泡，tanS比良好绝缘大，较早向上弯曲， 且随电压上升、下降曲线不重合；(3) 曲线3 :绝缘老化，低电压下tanS可能比良好绝缘小，但在较低电压就向 上弯曲；(4) 曲线4:绝缘受潮，tanS随电压升高迅速增大，且随电压上升、下降的曲 线不重合；(5) 曲线5:绝缘存在离子性缺陷，tanS随电压升高后呈下降趋势。
2.3.2高电压下tanS试验试验电压从10 kV上升至60 kV (运行电压63.5 kV )再下降至10 kV，进行110 kV C,O相套管tanS试验，分析试验数据随电压的变化，结果如图3所示从试验数据看出，110 kV C,O相套管的tanS值均在合格范围内，随电压变化没 有发生明显变化，且电容量数值稳定，符合GB 50150—2006《电气装置安装工 程电气设备交接试验标准》相关要求°tanS曲线未提前向上弯曲，电压上升、下 降段数据基本重合，可判断套管电容芯子主绝缘未受潮，无明显劣化现象，暂时不 影响安全运行在对该主变监视运行一段时间后，对110 kV C,O相套管进行了解体研究2只 套管为同厂家、同型号、同批次产品，内部结构及故障现象类似，现对C相套管 研究分析如下3.1检查分析检查套管末屏接地装置外观，如图4所示尼龙绝缘材料已由白色严重变黄，在 电场、水分的作用下加速老化，硬度降低，表面出现局部破损，绝缘性能下降 由于末屏接地装置与套管本体装配好后，才浇注环氧树脂绝缘材料，现场检修试验 只能打开端盖，无法检查套管腔内的清洁、受潮程度使用专用工具拆除后如图5 所示其密封圈老化严重，密封圈外部也残留有杂质，螺纹有明显间隙且锈蚀破损，内部 电容芯子外表面潮湿和脏污，有大量粉末杂质，疑为放电产生。
3.2试验分析将套管末屏接地装置拆除后进行了末屏绝缘电阻、tan8及电容量试验，试验结果 如下1) 末屏对地绝缘电阻为55.3 MQ套管内部末屏对地绝缘性能严重降低，存 在整体受潮或贯通性受潮、脏污缺陷2 )末屏对地tanS值为42.81 %，电容量为433.4 pF排除接地装置的影响， 套管内部末屏对地绝缘性能严重下降，介质损耗急剧增大3.3研究结论综合分析后得出结论，上述干式套管故障原因为末屏绝缘受潮其受潮路径为潮气 从装置密封不良处及螺纹空隙渗入，聚集在套管内部空腔，在环境温度骤降时在套 管内壁形成凝露，导致沿面绝缘电场畸变产生局部放电，使环氧浸渍绝缘材料在电 场作用下分解破坏该主变套管投运于2000年，已进行2次停电预试却未发现受潮迹象分析其原因 主要为：(1)密封圈质量不良，运行一定年数后逐渐出现密封不良，潮气渗透等问题；(2 )套管投运时末屏绝缘电阻一般较高(数十GQ以上)，出现轻度受潮时，电 阻数据不会降至规程要求的1 000 MQ以下，不易引起关注；(3)末屏绝缘电阻值不低于1 000 MQ时，规程不要求测量末屏tanS值，未能 及时发现缺陷；（4 ）由于末屏绝缘致热效应低，对主变套管进行红外测温等不停电试验难以及时 发现末屏轻度受潮缺陷。
套管运行中末屏接地，其本身受潮、绝缘不良不会直接导致事故，但如果受潮时间 较长，潮气可能从绝缘漆、环氧树脂浸渍薄弱处侵入电容芯子，造成电容层间局部 电场畸变产生局放，最终导致套管主绝缘击穿损坏套管末屏运行中受潮一般难以发现，只能通过停电试验才能有效检测，特提出以下 几点建议1） 对末屏绝缘不良的RIP套管，应采用多种方法严格检查、试验主绝缘性能， 决定是否继续运行或缩短试验周期等一旦主绝缘受影响，应立即停电检查更换2） 怀疑套管有绝缘缺陷时，应升高电压至额定电压测量套管介质损耗因数，一 旦测量结果不合格，应立即停电检修3） 加装套管介损监测装置，可在运行电压下测量介质损耗因数及电容量， 若测量结果发生突变或有明显增长趋势，应立即停电检查4） 开展套管红外测温，用同类比较法、图像特征法等综合判定，当出现温差较 大时，应立即停电检查5） 测量RIP套管末屏对地绝缘电阻、介质损耗因数对发现判定末屏受潮，预防 套管损坏事故非常有效，必须严格定期试验到位邓威（1984-），男，工程师，主要从事变电一次设备试验研究，email :O毛娟（1988-），女，工程师，主要从事电力系统与自动化的研究相关文献】1任晓红，王伟，郑健康，等.500 kV变压器套管典型故障及分析[J].高电压技术，2008 , 34( 11 ):2 513-2 516.2许佐明，胡伟，张施令，等.550 kV环氧浸渍干式油-SF6电容套管温度场分析[J].高电压技术, 2012 ,38 ( 11 ):3 087-3 092.3唐嘉宏.220 kV变压器高压套管末屏故障原因分析与处理[J].华电技术，2011,33 ( 7 ):45- 47.4林赫，王元峰.变压器高压套管故障原因分析[J].电网技术，2008 ,32 ( 2 ): 253-255.5褚文超.变压器高压套管末屏安全缺陷分析及处理方法[J].内蒙古电力技术，2014,32 ( 1 ): 80-83.6陈润颖，车红卫，奉策红，等.500 kV变压器高压套管末屏接地故障分析及处理[J ] .广东电力， 2014,27(1):85-88.7郑新才，刘勋，孙晓珍.500 kV变压器中压套管末屏故障分析[J].变压器，2011,48 ( 9): 75-76.8张全元.变电运行一次设备现场培训教材[M ] .北京：中国电力出版社，2010.9蔡敬毅.变压器高压油浸纸套管与环氧浸纸套管运行情况比较[J ] .广东电力，2007 ,20 (8 ): 56-58.10何永泉.环氧胶浸纸电容套管在运行中的问题及处理[J].变压器，2006,43 ( 12 ): 44-46.11张云.一起500 kV变压器套管介损值异常事件的分析[J].电气技术，2014 ,17 ( 8):74-76.。