廊坊供电公司 河北省廊坊市 065000
摘要：变压器套管是变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。高压套管可分为充油式和电容式两种。高压套管作为变压器的一个重要组成部件，直接关系着变压器的安全稳定运行。本文通过油色谱分析法对一起变压器高压套管进行检测，通过对研究分析异常故障原因，结合系统的实际运行情况提出了相应的建议。
关键词：变压器；套管；油色谱
1.概述
在变压器的各种组件中，高压套管作为重要组件，在一定程度上影响和制约着变压器运行的可靠性，其作用是从油箱引出绕组引出线，进而与电网连接。如果变压器的内部故障不能及时发现，或者对变压器维护不当，极易损坏绝缘，甚至将绝缘击穿引发爆炸事故。对油中溶解气体的组分和含量通过采用油色谱进行检测，进而在一定程度上对油电气设备存在的潜伏性故障进行分析，并对故障的发展趋势和危害程度做出判断。变压器油中气体组分含量分析技术（简称色谱分析技术）是建立在油中所含溶解气体类别与充油电气设备内部存在故障之间的对应关系的故障诊断方法，油色谱分析技术能灵敏地分析出充油电气设备存在的潜伏性故障，判断其发展趋势及危害程度。不同性质故障产生的气体组分和含量不同，同类性质的故障产生的气体量随故障的严重程度不同，油中气体组分含量在一定程度上能反映出变压器故障的性质，如绝缘老化或故障程度，即可作为变压器异常的特征量来诊断变压器的性质、严重程度，甚至故障部位。
因此，为了确保套管和主设备运行的安全性，需要对套管内部存在的潜伏性故障进行判断。所以，需要对套管油样进行定期检测和分析。
2.变压器套管油色谱异常原因分析及处理
2019年4月，某变电站2号主变压器停电检修，按照当地电网反事故措施要求，对该主变压器套管进行油色谱试验。油色谱试验结果显示，2号主变压器高压侧B相套管油中的总烃含量达671.0μL/L，其中甲烷63.9μL/L，乙烷511.5μL/L，乙烯95.5μL/L，与另外两相试验数据相比明显偏大。对该套管再次进行油色谱试验，复核测试结果与前次测试值基本一致。为保证设备的安全运行，对该套管缺陷情况进行分析并提出处理建议。
2.1试验情况
2.1.1电气试验
2015-2019年2号主变压器高压侧B相套管绝缘电阻、电容量及介损的4次试验数据见表1（包括本次检修的试验数据）。表1中的试验数据均符合电力设备预防性试验规程要求，由此可以排除套管内部电容屏整体受潮或屏间绝缘击穿的可能性。
表1 2号主变压器高压侧B相套管验数据
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1.2油色谱试验
2号主变压器高压侧套管的油色谱试验数据见表2，根据表2的试验数据可知：
（1）该主变压器高、中压侧6支套管除高压侧B相套管外，其它5支套管未发现故障气体含量异常，油中总烃含量为11-28μL/L，6支套管的油中水分含量均满足运行设备的质量标准。
（2）2号主变压器高压侧B相套管油中存在含量较大的故障气体，总烃含量达到671μL/L，主要以乙烷、乙稀、甲烷为主，分别占总烃组成的76%、14%和10%；未发现乙炔，氢气含量也处较低水平。
表2 2019年4月19日2号主变压器套管油色谱实验数据
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1.3红外线巡检情况
根据变电站巡检记录，2019年3月1日至4月11日2号主变压器高压侧套管最高点温度不高于400度，且三相间温度无明显差异。
2.原因分析
（1）根据电气试验结果，2号主变压器高压侧B相套管主绝缘良好，电容量及介损值数据未见异常。
（2）从故障气体种类分析，2号主变压器高压侧B相套管油中烃类气体主要是乙烷，其次是甲烷和乙烯，根据DL/T722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则[S]，判断该套管存在150-500℃的中温过热现象；另一方面，根据表2数据可知该套管油中CO2的含量也高于其它5支套管，这反映出运行时该套管内部绝缘油较其它5支套管受到更高的热辐射。
表3 变压器、电抗器和套管油中溶解气体含量注意值
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根据表3的气体含量注意值，可以判断套管绝缘油是否存在放电现象，但无法判断套管是否存在过热现象。该套管绝缘油油色谱试验数据虽未达到表3规定的注意值，但甲烷、乙烷、乙烯含量与同时投运、类型相似设备的测试结果比较明显偏大，分别是其它两相套管的5倍、170倍和60倍。根据GB/T24624-2009《绝缘套管油为主绝缘（通常为纸）浸渍介质套管中溶解气体分析（DGA）的判断导则》中有关溶解气体分析判断方法，该套管油中乙烷与乙烯的比值为5.3，大于参考值1，表明该套管存在油中过热问题。综上所述，根据三相套管之间的横向比较结果和油中故障气体含量分析，判断该套管内部存在过热型缺陷。由于套管中的中温过热点的热辐射很大一部分被油纸和瓷套管吸收，红外测温结果主要体现的是套管接线柱的温度，因此通过红外检测未能发现该套管存在过热现象。
3.故障处理
鉴于以上分析，该主变色谱分析不合格的主要原因是由于高温过热油分子烃类键断裂而产生大量的烃类气体，当故障点温度上升到700℃以上时，主要产生H2，C2H4，CH4（其中CH4约是C2H4的2/3）及少量的C2H2，造成总烃超标。其最常见的部位多在分接开关或高低压引线处，考虑到故障的不断发展，尤其在2015年9月27日以后，产气率迅速增加，于是在国庆期间进行了主变大修处理，在吊起大盖以后，现场工作人员进行了非常详细地检查，最后，在变压器35kV线包A相引出线处发现了一大片因高温已变色的绝缘材料，经过进一步检查，确认是压接螺丝松动引起的，便立即进行了相应地清洗、焊接及变压器油过滤处理，处理后，变压器顺利投入运行，至今油色谱数据合格，该变压器一直处于良好运行状况。
4.处理建议
（1）根据以上试验数据及分析，判断2号主变压器高压侧B相套管内部存在过热型缺陷，导致油色谱试验数据异常，虽未达到相关标准的注意值，但考虑该主变运行年限较长及在电网的重要性等方面因素，建议更换该套管。
（2）对于更换下来的套管，如果试验条件满足，建议对其做高压介损试验，分析套管的绝缘情况，之后再做一次油色谱试验用于比对油中气体含量的增长情况。
（3）备品安装之前应开展绝缘电阻、电容量、介损及油色谱试验，以保证新套管绝缘良好。
5.结论
虽然气相色谱分析法是判断充油电力设备运行是否正常的一种重要方法，但它具有一定的局限性。在应用这一方法时，需要综合设备的运行状况、内部结构和外部因素等进行判断，并与其他方法的检测结果进行比较，这样才能得出更加准确的结论。
参考文献：
[1]GBT24624-2009绝缘套管油为主绝缘（通常为纸）浸渍介质套管中溶解气体分析（DGA）的判断导则[S]．
[2]DL/T722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则[S]．
[3]Q/CSG1206007-2017电力设备检修试验规程[S]．