覃汉倦
贵州北盘江电力股份有限公司董箐分公司 贵州 贵阳 562200
摘要：本文以某电厂500kV主变压器套管末屏故障分析及处理过程为例，通过介绍500kV主变压器套管及末屏接地结构，结合案例分析变压器套管末屏故障产生的原因及如何防止末屏故障引起的事故，为今后类似的故障分析处理提供参考和借鉴。
关键词：变压器、套管末屏、故障分析处理、套管末屏故障防范措施；
引言
某电厂500kV主变为特变电工衡阳变压器有限公司2009 年生产，型号为 SSP-250000/500无励磁调压变压器，其高压侧出线套管是传奇电气（沈阳）有限公司（原抚顺传奇套管有限公司）生产的ETG-550/1250型环氧树脂浸纸电容型油/SF6套管，套管直接与GIS 相连接。
2020年5月4日对4号主变压例行试验时，A相、B相套管末屏可轻松地拧开接地装置管帽，而打开C相时，即使采用管子钳也无法转动接地帽，试验人员初步判断接地帽不能正常开启的原因可能是拆装时螺纹已滑牙，于是用加长型管子钳最终将套管末屏护套盖打开。打开后发现护套盖和接地套内部有大量的氧化物粉末，有火花放电痕迹，接地套里面和表面有大量的绿铜氧化物，已经有严重的氧化腐蚀现象。下文以此次末屏故障为例，着重从套管末屏结构、末屏接地特点、故障分析处理过程（主变在检修状态处理）以及采取的防范措施进行阐述。
一、环氧树脂浸纸电容型油/SF6套管末屏的基本结构
套管是由铝法兰、铜导电杆和环氧树脂浸纸电容芯组成。套管通过铝箔形成局部电容平均电压，控制沿芯子厚度内和表面的电场强度，以形成紧奏有效的设计，可避免芯子表面电场分布过分集中。电容芯子是由多层绝缘纸包裹在导杆上构成，套管电容芯最内层与套管的导电铜杆相连，最外层末屏用顶针引出，在运行时通过末屏接地装置接地。套管电容芯子的最外屏即为所说的末屏，由于它对地电容比套管主电容小得多，于是在末屏与地之间形成较高的悬浮电位，若末屏接地不良会造成末屏对地放电，严重时还会发生套管爆炸事故，一旦套管发生事故，就会危及变压器的安全运行，甚至的可能发生爆炸或引起火灾，因此运行时末屏必须经过接地装置可靠接地。
二、套管末屏接地原理及结构特点
目前普遍将变压器高压套管的接地方式大体上可以分为外置式、内置式和常接地。该套管末屏接地方式为内置式，其未屏接地引出线穿过小瓷套并通过引线柱引出，引线柱对地绝缘，在引线柱外设有金属接地，正常运行时通过顶针使末屏引线柱和接地帽紧密连接，利用顶针内的弹性结构保证可靠接地，检修试验时将接地帽打开，便可通过末屏引线柱进行试验，接地装置现场实物如图1a、b所示。
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内置的末屏接地利用接地帽进行接地，方式较为简单，但存在着一定的缺陷：①长期使用会使顶针内的弹性下降导致接地点接触不良；②接地帽与引线柱接触面氧化导致接触不良，③试验人员进行末屏试验完毕后，恢复末屏接地帽后不能对其进行接地导通测试，无法判断接地点是否已经可靠接地。
三、高压套管末屏故障现场分析及处理
通过上述现象初步分析判断导致本次500kV 变压器高压套管末屏故障的原因可能有：①末屏护套盖在安装过程中拧入时，稍有位置不正极易造成螺纹滑牙乱扣现象，盖子没有完全拧入，导致盖子与末屏之间的密封破坏，长时间运行受潮造成套管末屏接地套氧化，造成接地不良。②由于弹簧材质、制造工艺或检修试验中反复操作等外界因素使压力弹簧变形导致其弹力不足、接地帽与引线柱接触不良、接地套与引出线接触面粗糙配合不良等均可能引起末屏接地不良造成的放电缺陷。③套管内部可能发生故障导致末屏对地放电。
图2：套管末屏与接地引线连接（左图：压接、中图：焊牢、右图：绝缘热缩）
鉴于放电部位处于末屏装置引出线末端，先用细砂纸对接地帽上附着的绿铜氧化层彻底打磨，用酒精清洗干净，未损伤到变压器主套管内部绝缘。变压器厂家专业人员建议更换末屏装置，更换主要过程如下：
1)查阅套管及末屏的出厂相关资料，了解末屏与套管底座连接的结构，确保拆开的部位不漏油不漏气；
2)将故障的末屏装置底部拆开，剪断末屏与接地装置的引出线（注意保留引出线有足够的长度，避免太短搭接不了新的接地线）；
3)将末屏引出线与新的接地装置接地引线连接，注意搭接牢固，并使用锡焊焊接搭接部位，然后使用绝缘热缩管进行热缩（如图2所示）
4)将新的末屏接地装置底部与套管本体螺栓紧固，即安装完成。
利用接地罩中的弹簧夹片与引线柱直接接触，确保末屏压力弹簧压力足够、接地套与接地法兰接触良好、接地帽与引出线接触面配合良好。更换新的末屏装置后对套管末屏进行试验，符合标准要求，变压器即可投入运行，无需对套管进行解体检修或更换。进行绝缘电阻、电容、介质损耗测试数据如下：
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（1）依据DL／T596-1996《电力设备预防性试验规程》对套管电容值与出厂值比较，A相电容值差别为+0.60%，B相电容值差别为+0.35%，C相电容值差别为+0.78%，均小于规程要求的±5%，且末屏对地绝缘均大于1000MΩ，可以判定套管内部的绝缘结构应未发生实质性击穿突变。
（2）套管介损值低于规程要求的1%，且与出厂值比较无明显增大。本次试验测得C相套管的介损值为 0.426％，与出厂值比较，偏差为 -1.16％。通过套管介损值的变化推断，套管内部不存在绝缘缺陷。
（3）为了排除变压器本体的影响，对变压器高压侧绕组绝缘电阻、直流电阻、绕组连同套管介损及电容测试，满足规程要求。且结合变压器油色谱在线监测数据分析，均无H?、C2H2放电特征气体产生，其他气体组分也无增大趋势。可以判断变压器内部未受到影响。
四、避免此类故障的防范措施
利用停电机会，检查末屏接地情况。通过接地盖、接地冒接地的末屏要测量末屏接地引出的尺寸和接地盖冒内的深度，看能否保证可靠接触；在试验过程中，末屏的拆装严禁野蛮操作，特别是铝质末屏接地帽，在安装紧固时必须对准螺牙，不要用力过大，防止螺帽滑丝导致接地不良，同时加强以下防范措施：
(1)加强变压器套管的定期检查，如变压器油定期检验
(2)定期红外测温检查。通过对变压器套管末屏部分进行红外测温检查，以便及时发现和消除末屏接触不良导致的过热问题。
(3)定期预试。利用绝缘电阻值测量，检查套管末屏是否有绝缘受潮、绝缘不良缺陷；利用套管的介质损耗 tgδ和电容量值检查套管末屏内部引出线是否有断线。利用局部放电试验也可以间接检查套管接地是否可靠。
出线套管是变压器绝缘薄弱环节，一旦套管发生事故，就会危及变压器的安全运行，严重的可能发生爆炸和引起火灾。这次套管末屏的异常缺陷发现及时、处理得当，避免发生严重的电气设备损坏事故。针对变压器高压套管末屏故障问题，应做好产品选型、日常维护、检修、试验的管理工作，并准确地判断故障成因和类型，不断总结经验，对发现的问题及时采取相应的防范措施，才能使变压器高压套管末屏接地故障减少到最低，确保变压器的安全稳定运行。
参考文献：
[1]DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程［S］.
[2]张华强, 季枫, 刘丽.500kV套管末屏接地装置缺陷的处理[J].变压器, 2010 (3) ：67-69
[3]韩金华, 张健壮, 王伟, 等.电力变压器高压套管末屏接地方式问题探讨[J].变压器, 2009, 46 (6) ：64-67
[4]董 鹏.电力变压器套管末屏接地方式比较[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010, 4：23～25
作者简介：覃汉倦，男，1988.7，贵州省贞丰县，大学本科，助理工程师，研究方向：高压试验，电气一次设备检修和维护