电力变压器220kV套管介损增大的原因分析

电力变压器220kV套管介损增大的原因分析 电力变压器220kV套管介损增大的原因分 析 2003年第12期(-lt州电力技术》(总第54期) 电力变压器220kV套管介损增大的原因分析 广东湛江发电厂赵泽洪雷蓉[524099] l概况 某厂1启备变型号为SFFZ7—40(1(O/220,制造 厂为沈阳变压器厂,出厂日期为1993年5月,出厂 编号为:93805087—1,该变压器94年投运,在2000 年l2月15日的大修中,进行高压侧(220kV)套管 试验时发现重大缺陷. 2000年l2月22日对#1启备变高压侧套管进 行介损测试时发现A相套管介损0.7,B,C相0.3, 查找原始资料进行纵向比较,交接及出厂均无原始 资料,由于A相套管介损异常,决定取油进行化学 分析,通过色谱分析发现A相套管油氢含量严重超 标(5811.79,为500),甲烷(200.09,标准为 200),乙炔(1.09,标准为1)均超标,套管介损及油样 分析报告详见下.从这个情况来看,A相套管确 实存在问. 表11启备变高压套管介损 表21启备变高压套管油色谱分析和微水测试数据 绝缘 导电杆 图1油浸纸绝缘结构 2原因分析 (1)套管结构:1启备变高压侧套管是油纸电 容式的,南瓷厂的产品,本厂启备变高压套管的引出 方式很特别,即高压侧出线为密封式,由高压电缆引 出线至220kV升压站,平时高压侧套管用油密封在 出线油箱内.套管的主绝缘是电容芯子,它是在铜 管上绕电缆绝缘纸,在其层间布置多层铝箔极板组 成同心圆柱形电容器,使套管中心铜管与接地法兰 之间的电场分布均匀.电容芯子经真空干燥处理, 除支去内部空气与水份,并用变压器油浸渍成电气 ? 12? 性能极高的油纸绝缘.故油纸绝缘的耐电强度高. 其内部结构如图1. (2)高压电容套管运行中可能出现的缺陷有: 局部放电,维护不当引起的绝缘老化,端部接头接触 不良而发热,密封不好而进水受潮等缺陷.该厂启 备变高压套管的引出方式很特别,平时高压侧套管 用油密封在出线油箱内,油箱内的油进行定期化验, 均合格,所以套管介损增大并不是受潮引起的.另 外此变压器的其它电气试验,如直流电阻,直流泄漏 均合格,说明该变压器不存在接头接触不良的情况, 根据测试数据可初步断定该套管存在局部放电. (3)原因分析 初步分析是由于由套管本身质量引起的,绝缘 层缠包不紧存在气隙,在气隙中发生局部放电,从而 引起套管介损增大.局部放电是如何形成的呢?见 图2,Co代表气隙电容,C1代表与气隙串联的那部 分介质的电容,C代表其余的绝缘完好部分的电 容.在交流电压的作用下气隙和介质中的电过程可 用(b)所示的等效电路来分析,Z代表相应于气隙放 电脉冲频率的电源阻抗.这样,局部放电现象被看 成是Co,Cl串联电容器中的一个电容器发生了火 花放电. 2003年第l2期《贵州电力技术)(总第54期) 气泡 绝缘介质 (a)介质中有气泡的情况 Z ?等值电路 u交流电压 图2局部放电的等值电路图 显然,总电容为, C=C2+器 在交流电压作用下,C.上分到的电压为 U0= 随着外施电压的升高,0也增大,当达 到C0的放电电压s时,气隙内产生火花放电,气 隙放电后,相当于C0通过间隙g放电,C0的电压 从s迅速下降到值,称为剩余电压,然后放 电熄灭.这也就是说:气隙上电压达到时击穿, 介质中出现了局部放电;当气隙上电压下降到 时局部放电终止,这样就形成了一次局部放电脉冲. 随着交流电压的又一次上升,C0重新充电,又上 升,直到0又达到气隙的击穿电压时,气隙发 生第二次放电,由于C0的充放电而使局部放电重 复进行,就在回路中形成脉冲电流. 在油隙中也会发生这样的放电,它是这样形成 的:在液体和固体的组合绝缘结构中,由于制造中采 用了真空干燥覆渍工艺,绝缘中基本不含有气泡,但 存在着绝缘油的间隙.油的介电常数通常比固体介 质的小,其击穿场强又比固体介质的低,因此油隙也 会发生类似的局部放电,但要在高得多的电场强度 下才会出现. 3局部放电的危害 局部放电会使局部温度超过设备正常运行温度 数倍,有时能达到数百摄氏度,这种局部的温度升 高,开始并不影响设备的正常运行,但长期下去会使 故障区附近绝缘油加速老化,其它绝缘件损坏,并可 能酿成严重事故.局部过热会使绝缘油分解出大量 气体,如果局部放电为弱放电性故障时,油裂解产生 的气体主要是H2和CH4;当为强放电性火花放电或 电弧放电故障时,所产生气体的主要特征是C2H2和 H2的含量大增,这可从我们的化学分析报告中看 出.介质受热后,质点热运动加剧,使介质产生更多 的载流子或给载流子创造更好的迁移条件,因而电 导增加,介质受热还可能使极化加剧,极化损耗增 大.由于电导及极化损耗的增加,将使介损增大. 所以从我们的介损测试及油的色谱分析可分析判断 该套管存在高能量局部放电缺陷. 4几点感想 (1)对该厂的这种特殊结构的变压器,平时高 压侧套管预试很难完成,所以建议将高压套管末屏 引出至高压套筒外,便于平时对高压套管进行检测. (2)对少油设备的介损超过0.5一定要引起足 够的重视,并取油进行油色谱分析. (3)努力寻求一种变压器高压侧套管介损监测 的在线监测装置,能准确反映运行中套管介损的变 化情况,使其能逐步代替常规的停电预试. 参考文献 1刘炳尧.高电压绝缘基础.湖南大学出版社. 2陈化钢.电气设备预防性试验方法.水利电力出版社. (收稿日期:20031101) 欢迎订阅2004年度 《贵州电力技术》 ? 13?