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電力變壓器用高壓套管的選用原則、維護(hù)、試驗(yàn)和檢測(cè)方法

閱讀次數(shù)：2294 發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 13:19:52

導(dǎo) 讀

近年來(lái)，電力變壓器高壓套管的故障時(shí)有發(fā)生，電力單位高度重視套管的運(yùn)行情況，制定各項(xiàng)反事故措施，保證套管的安全運(yùn)行。小編整理了電力變壓器用高壓套管的選用原則以及套管的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

電力變壓器用高壓套管的選用原則

一、套管的結(jié)構(gòu)形式及分類(lèi)

套管的結(jié)構(gòu)形式及分類(lèi)見(jiàn)下表：

二、套管的選用原則

2.1、基本選用原則

2.1.1、套管的選用應(yīng)滿足變壓器的性能指標(biāo),如:設(shè)備最高電壓、最大運(yùn)行電流、絕緣水平以及安裝方式等滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的相關(guān)要求。

2.1.2 、套管的選用還應(yīng)考慮其他因素,如：

a) 運(yùn)行環(huán)境：海拔、污穢等級(jí)、環(huán)境溫度、工作壓力、布置方式；

b) 變壓器結(jié)構(gòu)：出線方式、套管安裝方式、安裝TA總高度；

c) 套管結(jié)構(gòu)：載流方式、內(nèi)絕緣形式(油浸紙式和膠浸紙式)、外絕緣套筒材料(瓷套或硅橡膠)；

d) 套管供貨商,安全可靠性、運(yùn)行業(yè)績(jī)等因素。

2.1 3、套管的絕緣水平應(yīng)高于變壓器本體的絕緣水平。

2.2、按變壓器額定電壓等級(jí)選擇

2.2.1、當(dāng)套管的額定電壓大于40.5kV時(shí),套管的主絕緣結(jié)構(gòu)形式宜為電容式。

2.2.2、當(dāng)套管的額定電圧不大40.5kV時(shí),套管的主絕緣結(jié)構(gòu)形式則根據(jù)不同情況可以為純瓷(復(fù)合) 式或?yàn)殡娙菔健?/section>

2.3、按套管的載流方式選擇

2.3.1、當(dāng)套管的額定電流小于630A時(shí),套管的載流方式宜為穿纜式。

2.3.2、當(dāng)套管的額定電流不小于630A或電壓不小于220kV時(shí)套管的載流方式宜為導(dǎo)桿式。

2.4、按變壓器的運(yùn)行條件選擇

2.4.1、當(dāng)變壓器運(yùn)行場(chǎng)所屬于正常環(huán)境條件時(shí),直接選用套管供方提供的標(biāo)配規(guī)格的套管。

2.4. 2、當(dāng)變壓器運(yùn)行場(chǎng)所海拔大于1000m時(shí), 應(yīng)選用套管的外絕緣按GB/T4109校正后的尺寸規(guī)格,套管浸入油或SF6介質(zhì)中的部分,其擊穿場(chǎng)強(qiáng)和閃絡(luò)電壓不受海拔影響,絕緣距離不用進(jìn)行校正,套管的內(nèi)絕緣水平與海拔的影響無(wú)關(guān), 無(wú)需進(jìn)行校正。（注:由于受到浸入介質(zhì)部分的介質(zhì)擊穿強(qiáng)度和閃絡(luò)電壓的限制,在高海拔地區(qū)使用的套管,無(wú)法在比運(yùn)行地點(diǎn)低的海拔下用試驗(yàn)方法來(lái)校核所增加的電弧距高是否足夠,因此套管供方應(yīng)證明套管的外絕緣電弧距離增加的量足夠。）

2.4.3、電網(wǎng)系統(tǒng)的最大相電壓可能會(huì)超過(guò)Um/√3,在任意24h內(nèi)累計(jì)不超過(guò)8h及年累計(jì)不超過(guò)125h 時(shí), 套管應(yīng)能在如下電壓值下運(yùn)行:

對(duì)運(yùn)行電壓可能超過(guò)上述值的系統(tǒng), 應(yīng)選取較高Um值的套管。

2.4.4、抗震性能要求較高的變壓器,宜選用干式套管。

2.5、按變壓器的絕緣介質(zhì)種類(lèi)選擇

2.5.1、當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)采用變壓器油且外部與架空線直接連接時(shí), 應(yīng)選用油-空氣結(jié)構(gòu)的套管。

2.5.2、當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)采用變壓器油并且與外部 GIS直連時(shí),應(yīng)選用油-SF6結(jié)構(gòu)的干式套管。

2.5.3、當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)釆用SF6氣體,外部絕緣為空氣時(shí),應(yīng)選用SF6-空氣結(jié)構(gòu)的干式套管。

2.5.4、當(dāng)變壓器內(nèi)、外部絕緣介質(zhì)均采用變壓器油時(shí),應(yīng)選用油-油結(jié)構(gòu)的套管。

2.6、換流變壓器調(diào)閥應(yīng)用選擇

閥側(cè)交直流套管, 宜選用膠浸紙式交直流套管或充SF6油紙電容式的交直流套管。

2.7、按油浸式平波電抗器應(yīng)用選擇

油浸式平波電抗器, 閥廳側(cè)宜選用膠浸紙式直流套管或充SF6油紙電容式的直流套管。

2.8 實(shí)施在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用選擇

對(duì)套管實(shí)施在線監(jiān)測(cè)時(shí),應(yīng)選用帶電壓抽頭的套管。

電力變壓器高壓套管維護(hù)、試驗(yàn)和檢測(cè)方法

下面以油紙電容型套管為例，對(duì)其日常維護(hù)、試驗(yàn)和檢測(cè)方法進(jìn)行討論，分別從預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)、專(zhuān)業(yè)巡檢技術(shù)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)三方面方面介紹了停電試驗(yàn)、檢查內(nèi)容及注意問(wèn)題，專(zhuān)業(yè)巡檢的重點(diǎn)部位和項(xiàng)目，以及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和建議。

油紙電容型套管的結(jié)構(gòu)原理

110kV及以上的電力變壓器高壓套管多數(shù)為油紙電容型套管，它依靠電容芯子來(lái)改善電場(chǎng)分布電容芯子由多層絕緣紙構(gòu)成，在層間按設(shè)計(jì)要求得位置上夾有鋁箔，組成了一串同軸圓柱形電容器，以絕緣紙浸以礦物油為絕緣。

預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)

油紙電容型套管的預(yù)防性試驗(yàn)是對(duì)套管進(jìn)行定期停電試驗(yàn)和檢查，主要是主絕緣試驗(yàn)和末屏試驗(yàn)，以及其他部位的檢查。

（一）主絕緣試驗(yàn)。主絕緣介損測(cè)量用正接法。介損值的增加，很有可能是套管本身劣化、受潮都會(huì)引起。而介損值異常變小或負(fù)值，可能是套管底座法蘭接地不良、套管表面臟污受潮、末屏受潮等形成“T”形網(wǎng)絡(luò)干擾引起，也有可能是介損儀標(biāo)準(zhǔn)電容器受潮等引起。

電容量的增加可能是由于設(shè)備密封不良，進(jìn)水受潮，也有可能是套管內(nèi)部游離放電，燒壞部分絕緣層的絕緣，導(dǎo)致電極間短路。而電容量的減少，可能是套管漏油引起，內(nèi)部進(jìn)入了部分空氣。

（二）末屏試驗(yàn)。測(cè)量絕緣電阻，小于1000MΩ時(shí)，應(yīng)測(cè)量末屏對(duì)地tgδ，其值不大于2%。末屏介損測(cè)量用屏蔽反接法。末屏的絕緣情況反映外層絕緣水平，外層絕緣受潮，將導(dǎo)致主絕緣逐漸受潮。

（三）將軍帽的密封性以及與導(dǎo)電桿的接觸情況檢查。將軍帽外面密封圈密封不良時(shí)，潮濕的空氣進(jìn)入將軍帽里面空腔，使將軍帽與導(dǎo)電芯桿連接的內(nèi)螺紋氧化，導(dǎo)致將軍帽與導(dǎo)電芯桿接觸接觸不良，容易造成套管將軍帽運(yùn)行中異常發(fā)熱。有些設(shè)計(jì)不合理的防雨罩，因與導(dǎo)電芯固定銷(xiāo)接觸不良處于“懸浮電位”，對(duì)瓷套產(chǎn)生高頻放電，引起主絕緣介損測(cè)試值異常變大。

檢查時(shí)注意密封圈附近是否有銅綠銹跡或漏油現(xiàn)象；另外用萬(wàn)能表測(cè)量將軍帽與導(dǎo)電桿的電阻是否為零；必要時(shí)檢修前后進(jìn)行變壓器三相直流電阻測(cè)試，電阻值及平衡系數(shù)是否超標(biāo)。

（四）檢查套管油位和漏油情況。油位異常變高，必須停電做主絕緣絕緣試驗(yàn)，必要時(shí)對(duì)套管絕緣油進(jìn)行油中溶解氣體色譜分析，檢查氫氣、乙炔和總烴的含量是否超標(biāo)；如套管油位異常變低，則檢查套管是否有漏油現(xiàn)象，一般是將軍帽處和末屏處。必要時(shí)取油樣進(jìn)行水分含量測(cè)試。另外注意，油標(biāo)管堵塞時(shí)會(huì)出現(xiàn)假油位現(xiàn)象。

（五）檢查末屏的接地情況。末屏正常運(yùn)行時(shí)，必須保證接地良好。

套管的末屏接地方式大概有三種：

1.外接式：末屏通過(guò)外部銅片或銅線與套管底座連接，用螺絲上緊，底座接地。外接式比較容易看到接地情況，絕緣試驗(yàn)時(shí)，最好不要?jiǎng)幽┢炼耍徊痖_(kāi)底座那端的接地螺絲。注意控制擰螺絲的力度，避免折斷末屏金屬棒?；謴?fù)接地后，建議用萬(wàn)能表檢查末屏與變壓器外殼的電阻，數(shù)值應(yīng)為零。

2.內(nèi)接式：末屏通過(guò)接地帽接地，接地帽通過(guò)螺紋上緊在套管底座，接地帽內(nèi)部壓緊末屏，底座接地。注意觀察接地帽里面是否存在火花放電痕跡。旋開(kāi)接地帽時(shí)注意力度，避免折斷末屏金屬棒；旋緊時(shí)不應(yīng)使用扳手，而應(yīng)用手旋緊接地保護(hù)帽。接地帽應(yīng)旋緊，避免里面受潮氧化腐蝕現(xiàn)象。

3.推拔常接式：末屏通過(guò)彈簧直接將外銅套壓緊套管底座內(nèi)壁，底座接地。打開(kāi)保護(hù)帽檢查外銅套是否有火花放電痕跡或銅套有變色現(xiàn)象。絕緣試驗(yàn)恢復(fù)接地狀態(tài)時(shí)應(yīng)檢查銅套是否活動(dòng)自如，不能有卡澀，并使用萬(wàn)用表測(cè)量末屏對(duì)變壓器外殼（地）的電阻值，如異常應(yīng)處理。保護(hù)帽應(yīng)旋緊，避免末屏處受潮，導(dǎo)致末屏接地裝置中的金屬部件銹蝕，進(jìn)而造成外銅套與法蘭接觸面因銅銹存在而出現(xiàn)末屏接地不良現(xiàn)象。

以上為停電時(shí)的試驗(yàn)、檢查項(xiàng)目。如需要進(jìn)行油中溶解氣體色譜分析、水分含量測(cè)試時(shí)，必須征求套管廠家的意見(jiàn)進(jìn)行。四、專(zhuān)業(yè)巡檢技術(shù)

專(zhuān)業(yè)巡檢是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的某些項(xiàng)目進(jìn)行有針對(duì)性的檢查和測(cè)試。一般配備望遠(yuǎn)鏡和紅外熱像儀

（一）套管的油位和漏油檢查。采用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查部位跟以上一樣。

（二）紅外檢查。利用紅外技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)中具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的帶電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和診斷。

1.儀器的選用。專(zhuān)業(yè)紅外檢測(cè)時(shí)，不宜使用紅外測(cè)溫儀（點(diǎn)溫儀），而用紅外熱像儀。

2.測(cè)試條件的選擇。以陰天、多云、夜間或晴天日落2h后為宜，夜間最好，不應(yīng)在雷、雨、霧、雪氣象條件下進(jìn)行檢測(cè)。

3.儀器的設(shè)置。設(shè)備的輻射率取0.9，色標(biāo)溫度量程宜設(shè)置在環(huán)境溫度加10K-20K左右的溫升范圍內(nèi)。

4.測(cè)量方法。首先對(duì)三相套管進(jìn)行全面的掃描。然后對(duì)異常發(fā)熱點(diǎn)、重點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試分析。套管的重點(diǎn)掃描部位為三相套管的頂部導(dǎo)線接頭處、柱頭（包括將軍帽處）、瓷瓶柱及末屏處。

5.結(jié)果判斷。套管屬于綜合致熱型設(shè)備，既有電流致熱損耗，又有電壓致熱損耗。首先用比較直觀的同類(lèi)比較判斷法，根據(jù)三相套管之間對(duì)應(yīng)部位的溫差進(jìn)行比較分析，找出異常部位。然后根據(jù)以下方法判斷。

6.三類(lèi)缺陷的處理方法。對(duì)于一般缺陷，利用停電機(jī)會(huì)檢修，有計(jì)劃地安排試驗(yàn)檢修消除缺陷；應(yīng)在6個(gè)月內(nèi)安排處理；對(duì)于嚴(yán)重缺陷，應(yīng)在7天之內(nèi)安排處理，對(duì)頂部導(dǎo)線接頭處、柱頭缺陷，應(yīng)馬上采取降低負(fù)荷電流措施；對(duì)瓷瓶柱、末屏缺陷，應(yīng)立即采取措施消缺；對(duì)于危急缺陷，應(yīng)立即安排處理（消除缺陷或采取臨時(shí)措施限制其繼續(xù)發(fā)展），且不應(yīng)超過(guò)24小時(shí)。一般來(lái)說(shuō)，電壓致熱型的瓷瓶柱、末屏缺陷位置溫差達(dá)2-3K就是嚴(yán)重缺陷，不容易發(fā)現(xiàn)，測(cè)試的時(shí)候必須特別細(xì)心比較才可能發(fā)現(xiàn)。

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
（一）完善系統(tǒng)缺陷處理應(yīng)對(duì)措施，以盡快排除故障恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)硬件、軟件、通信問(wèn)題等等，這些故障往往需要廠家技術(shù)人員才能解決，并且原因查找起來(lái)不容易，花費(fèi)時(shí)間也比較長(zhǎng)。建議完善缺陷處理應(yīng)對(duì)措施，不斷提高系統(tǒng)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)巡查人員異常故障處理應(yīng)對(duì)能力，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常工作。

（二）在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)絕緣缺陷的判斷與傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷有差異，應(yīng)綜合考慮在線監(jiān)測(cè)的特殊性，提高判斷能力。

試驗(yàn)條件的綜合考慮。同一套管停電時(shí)與運(yùn)行時(shí)的主絕緣介損值不宜簡(jiǎn)單的等同比較，因?yàn)樵诰€監(jiān)測(cè)時(shí)，設(shè)備上所加的運(yùn)行電壓不是單相而是三相電壓，且電壓值也與停電預(yù)試時(shí)很不相同；另外還有鄰相的影響及雜散干擾，溫度、濕度、表面污穢等的情況也會(huì)有變化，這些都比停電時(shí)復(fù)雜得多。

（三）特別注意在線三相數(shù)據(jù)、在線歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比，有異常時(shí)，增加專(zhuān)業(yè)巡檢次數(shù)，爭(zhēng)取有停電機(jī)會(huì)時(shí)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)和檢查。必要時(shí)，馬上停電進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。

（四）加強(qiáng)基礎(chǔ)研究工作。目前，大多數(shù)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍停留在只提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水平上，套管的在線監(jiān)測(cè)參量的變化與絕緣劣化程度的關(guān)系仍缺乏判斷經(jīng)驗(yàn)。對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)、相同型號(hào)的套管數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，研究監(jiān)測(cè)參數(shù)及其變化與被測(cè)套管絕緣老化的關(guān)系，找出其中的規(guī)律。

總的來(lái)說(shuō)，在套管的正常運(yùn)行過(guò)程中，以上三種試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)綜合考慮實(shí)施，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為補(bǔ)充。在日常套管維護(hù)工作中，應(yīng)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)巡檢，特別在關(guān)鍵的保供電時(shí)期，必須增加專(zhuān)業(yè)巡檢次數(shù)。如果已安裝了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且穩(wěn)定性好，套管的預(yù)防性試驗(yàn)周期可以適當(dāng)延遲，甚至考慮減少需要接拆線的試驗(yàn)工作，但停電全面檢查工作是必要的。

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