对110KV变压器高压套管故障原因及处理进行分析
摘要：结合工作实践经验，本文以110KV柴泊变电站1#主变压器为例，从110KV变压器套管内部缺陷的发现、诊断和处理过程，利用IEC三比值法，发现导致高压套管底座发热、绝缘油乙炔超标、电容量测试数据偏差较大的原因是套管末屏引线与接线柱连接松动。此次故障处理的经验可以为变压器高压套管的吊装、检修和试验工作提供参考。
关键词：红外测温；色谱分析；高压试验；套管；电容量
一、设备简介和故障概况
110KV柴泊变电站1#主变压器型号为SFSZ9-31500/110+-8*2.5%，于1998年6月正式投运，变压器110kV高压侧套管型号为BRLW-110/630-4，中性点套管型号为BRLW-72.5/630-4。
2008年5月26日，红外测温巡检发现该主变高压侧套管升高座部位温度异常。其中：A相套管底座57℃；B、C两相46℃，当时该套管运行负荷电流76A；室外温度27℃；变压器本体温度约46℃。考虑到变压器高压套管升高座部位三相之间差别较大，公司高度重视，将其视为异常情况，定为二类缺陷，制订了具体方案进行跟踪监督。因缺陷未消除，于是决定停电检查处理。
二、检查试验
1.第1次高压试验
2008年6月2日停电后，对该站1#变110KV高压侧套管进行了高压试验测试，绝缘电阻、介损和电容量测试等各项试验结果未发现异常，只是A相套管电容量误差偏大，但未超过注意值(±5%)，测试数据见表1。表中：Cx为实测电容值；tgδ为介质损耗因数；C标为标称电容值；ΔC为Cx与C标之间的相对误差。
2.色谱分析的诊断
2008年6月2日停电后，对4只高压套管取油样，进行色谱分析，发现该主变110kV侧4只套管乙炔含量均大幅超标，远远超过注意值标准，数据见表2。
根据电力设备预防性试验规程，C2H2含量注意值为2×10−6L/L(110kV及以下套管)，特征气体乙
炔含量超过该值，超标严重；总烃和H2含量均不超标。因此初步判断该变压器存在放电性故障[1-2]。特征气体CO、CO2含量变化不大，说明故障部位不涉及固体绝缘物，放电可能是由于金属接触不良引起的。利用IEC三比值法，计算出所测4只套管特征气体的比值编码均为2、1、0，故障类型判断为低能量的放电。
综合以上分析，认为该变压器的故障性质属于金属接触不良引起的低能量放电[2-3]，且不涉及固体绝缘物。针对所取油样化验色谱分析发现，4只套管均出现乙炔严重超标的同种缺陷，这样的几率非常少见。有关领导及部分技术人员分析认为不可能出现三相套管同时出现问题的情况，并且还发现中性点套管乙炔含量最高，认为中性点运行时电压较低，对试验结果的准确性产生了怀疑。研究决定，对4只套管换油处理后进一步进行试验分析。
3.第2次高压试验
2008年6月14日再次停电，计划对A、B、C3只套管换油处理后再进行试验。从变压器上取下套管，抽真空，进行了换油处理。再次进行高压试验时发现A、B、C三相套管电容量非常小，均不超过0.15pF，远远小于铭牌上的标称电容；其中A、B两相在升压过程中，内部还出现清脆的放电声，而未进行换油处理的中性点套管试验数据合格。
为了进一步分析，又用反接法，加1kV较低电压，测量末屏对地的电容。同样地，中性点套管试验数据合格，而A、B、C三相套管末屏对地电容非常小，详细试验数据见表3。
从2次高压试验结果来看，第1次试验结果并非不正确，而是套管末屏引线与接线柱连接松动，试验时加压10kV，仍能加上电压测出套管电容。高压套管抽真空注油时，由于气流及油流的作用
力，导致松动仅连接几丝的多股软铜线与接线柱彻底断开，故第2次试验时测不出电容。
至此已经可以断定：该主变110kV侧A、B、C3只套管内部末屏均已断线。于是迅速联系厂家进行更换处理。
三、故障原因分析
分析认为，故障原因主要有以下几个方面：
1）制造工艺存在缺陷。套管末屏在运行电压下必须接地，试验时需要把接地解开，用来作测试端子。该套管末屏是通过一根约1.0mm2的多股软铜线连接到一个带瓷套的接线柱上，在套管外部经过法兰接地。末屏引线是在套管内部与接线柱脱落的，可能是厂家人员在安装套管过程中首先把小套管引线在内部与接线柱连接后，再安装套管瓷套，然后从套管外部压紧小套管接线柱螺丝，此时接线柱会出现连轴转，造成内部螺丝松动，使得多股细铜线出厂时只压接了几丝，造成接触不良。
2）末屏引线与接线柱连接处接触电阻大，电流通过时发热。电容型套管运行时经过末屏引线有电流通过(约5mA)，电流虽不大，如果接触不良，连接部位会发热，严重时会产生悬浮电位而放电，色谱分析能发现乙炔严重超标，高压试验加压较低，结果正常。
3）换油处理过程中，抽真空及注油时抽气口距离末屏引线只有5cm左右，气流及油流的作用力使得仅剩几丝的小引线完全脱落。
4）理论上变压器高压侧中性点运行时不带电，实际运行中三相电压不会绝对平衡，正常情况下有近千伏电压，末屏接地不良也会放电，系统出现单相接地故障时，中性点就接近于相电压了，中性点套管末屏引线接触不良造成色谱分析结果异常。
四、结束语
通过今次故障的及时发现提醒我们，在进行变压器高压套管吊装、检修及试验时，一定要严格按照施工工艺进行操作，防止套管末屏与接线柱螺丝压接处松动而接触不良，并导致发热或低能量放电。综合应用红外测温、油色谱分析、高压试验等技术手段能够及时有效地发现设备缺陷性质及原因，进而制定出科学的处理措施，同时也是搞好设备状态检修工作最基本的重要手段。
参考文献：
[1]电力行业电厂化学标准化技术委员会、电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准汇编[M]、北京：中国电力出版社，2005：569-579。
[2]董其国、电力变压器故障与诊断[M]、北京：中国电力出版社，2001：137-145。
[3]李建明、朱康、高压电气设备试验方法[M]、北京：中国电力出版社，2005：76-81
