高压套管绝缘在线监测研究
高压开关柜绝缘套管击穿事故分析
高压开关柜绝缘套管击穿事故分析 摘要：对杭州某水厂发生高压电气设备事故进行原因分析，提出杜绝该类事故发生的管理措施。 关键词：电气设备绝缘电弧击穿 1.事故概述 去年某日，杭州一水厂10kV高配间的一路在运行线路发生故障，伴随弧光和巨响，该水厂这路电源进线总开关和上一级某110kV变电所的线路开关相继跳闸。从事故现场看，故障发生在母线闸刀柜。闸刀柜中的绝缘套管及三相母排上均有被电弧烧灼的痕迹，检测发现绝缘套管被击穿。电力人员对专线电缆进行耐压试验，结果正常，排除了电缆故障的可能。水厂维修人员随即更换被损坏的绝缘套管，在进行核相等相关工作后，该水厂恢复了此线路的正常供电。 2.事故原因分析 引发绝缘套管被击穿的主要原因有： （1）电气设备绝缘物表面的尘埃致使电气设备的绝缘能力下降。电气设备中的绝缘物如绝缘套管、绝缘子等均为固体绝缘物，其抗电强度（耐压强度）较气体绝缘物（空气）高，从而保证其不易被击穿。但当这些绝缘物受到大气尘埃的污染后，尘埃中的可溶性导电物质将被水溶解，继而在绝缘物表面形成一层导电水膜。该导电水膜使得绝缘物的导电性能提高，绝缘电阻降低，泄漏电流增大，引起绝缘物表面放电和发热，导致套管里面产生裂纹而被击穿。 （2）电弧的发生，导致电气设备绝缘套管被击穿。电气设备表面覆盖的尘埃越多，其导电物质就越多。由于电气设备各部位受潮和积污情况不同，污秽层在其表面分布并不均匀，局部地方电流密度较大。电流密度较大部位的污秽表面，容易产生热量且被烘干，使其表面电阻激增。烘干区的电阻压降随表面电阻的增大而迅速提高，导致电弧的发生，从而击穿绝缘套管。 （3）电气设备发生闪络现象。电弧的发展和断断续续的放电，使绝缘体耐受不住运行工作电压时，泄流突然上升，从而发生闪络现象。闪络的发生会引起中性点绝缘电网中发生单相金属接地，使健全相的电压升高到线电压。如果单相通过不稳定的电弧接地，接地点的电弧间歇性地熄灭和重燃，则会在电网健全相和故障相上产生过电压。通常，这种电弧接地过电压不易使符合标准的良好电气设备绝缘发生损坏。但在企业的配电系统中，部分弱绝缘电器会使设备绝缘在运行中急剧下降，某些在预防性试验中未检测到的潜伏性故障遇到电弧接地过电压就可能发生危险：接地点引起线路谐振现象，损坏电气设备；严重的弧光接地过
高压套管绝缘结构设计课程教学设计(哈理工)
330kV油纸电容式套管电磁计算与 结构设计 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 姓名： 指导教师：
设计条件与任务 1.设计条件 额定电压U A =330kV ，I N =315A ，最大工作电压U m =363kV ，1min 工频耐压试验电压为570kV 干闪络实验电压为670kV ，温闪络试验电压为510kV ，1.2/50全波冲击试验电压为1050kV 2.设计任务 （1）确定电容芯子电气参数 1.绝缘层最小厚度 2.绝缘层数 3.极板上下台阶长度 4.各层级尺寸 5.温升 6.热击穿电压 （2）选出上下瓷套并进行电气强度枝枝绝缘 （3）画出极板布置图，E-r 分布图以及装配图 （4）撰写课程设计报告 一．设计原理 1.所谓套管就是用来把电流引入或引出变压器，断路器或其他设备的金属外壳，也用于导体或母线穿过建筑物或墙壁，其中最常用的是电容式套管，其一般为油纸绝缘和胶纸绝缘套管，而瓷套是外绝缘，一般认为是辅助绝缘 （1）电容式套管具有内绝缘与外绝缘，其内绝缘是主绝缘，外绝缘是瓷套，如外胶纸式变压器套管无下瓷套 （2）胶纸套管的电容芯子是由厚0.05~0,07毫不透油单面胶纸和具有一定尺寸的电容极板卷制而成的圆柱电容芯子，一般高压电容式套管的绝缘层最小厚度为1~1.2mm 工频常温下胶纸绝缘的tan δ≤0.007 （3）油纸电容式套管的电容芯子由电缆纸多层铝箔极板卷制而成的圆柱电容芯子，工频常温下，油纸绝缘的tan δ≤0.003 （4）胶纸套管与油纸套管的比较 1.机械强度高，法兰可直接固定在电容芯子上，结构坚固结实，可作45°或水平安装 2.胶纸套管充油量少，密封较容易 3.在变压器中采用时，下部不用下磁套，可以减小尺寸 4.胶纸的耐电晕性强于油纸 二．设计内容 1.确定电容芯子电气参数 （1）绝缘层最小厚度 还代超高压电容套管，一般min d 取得很薄，约在1~1.2m 左右，其目的在于提高套管的局部放电性能和选取较高的最大工作场强rm E 设胶纸套管的绝缘厚度为rm E =1.2mm ，油纸套管的绝缘厚度为1.2mm （2）rm E 按最大工作电压下不发生有害局部放电这一原则而决定，当最小绝缘厚度min d 确定即可计算rm E ,，由式
套管绝缘试验-2004
套管绝缘试验作业指导书 1范围 本作业指导书适用于套管（含纯瓷型、充油型、油纸电容型、胶纸电容型、复合外套干式电容型、固体绝缘套管）绝缘试验，规定了交接验收试验、预防性试验、大修后试验项目的引用标准、仪器设备要求、作业程序和作业方法、试验结果判断方法和试验注意事项等。该试验的目的是判定套管的绝缘状况，能否投入使用或继续使用。制定本指导书的目的是规范绝缘试验操作、保证试验结果的准确性，为设备运行、监督、检修提供依据。被试设备所涉及的绝缘油的试验不在本作业指导书范围内，请参阅相应作业指导书。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本作业指导书的引用而成为本作业指导书的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本作业指导书，然而，鼓励根据本作业指导书达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本作业指导书。 GB/T 4109 高压套管技术条件 GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准 3安全措施 3.1为保证人身和设备安全，应严格遵守安全规程DL408-91《电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)》中有关规定； 3.2为保证人身和设备安全，在进行绝缘电阻测量后应对试品充分放电； 3.3在进行tgδ及电容量测量时，应注意高压测试线对地绝缘问题； 3.4在进行交流耐压试验和局部放电测试等高电压试验时，要求必须在试验设备及被试品周围设围栏并有专人监护，负责升压的人要随时注意周围的情况，一旦发现异常应立刻断开电源停止试验，查明原因并排除后方可继续试验。 4试验项目及程序 套管绝缘试验包括以下试验项目： a)绝缘电阻测量 b)主绝缘及电容型套管末屏对地的tgδ及电容量测量 c)110kV及以上电容型套管的局部放电测试 d)交流耐压试验 应在试验开始之前检查试品的状态并进行记录，有影响试验进行的异常状态时要研究、并向有关人员请示调整试验项目。 详细记录试品的铭牌参数和出厂参数。 试验后要将试品的各种接线、末屏、盖板等进行恢复。 应根据交接或预试等不同的情况依据相关规程规定从上述项目中确定本次试验所需进行的试验项目和程序。 一般情况下，应在绝缘电阻测量之后再进行介损及电容量测量，这两项试验数据正常的情况下方可进行试验电压较高的局部放电测试和交流耐压试验；交流耐压试验后宜重复进行局部放电测试或介损及电容量测量，以判断耐压试验前后试品的绝缘有无变化。推荐的试验程序如图1所示。
高压SF6--空气瓷套管绝缘结构设计
高压SF6--空气瓷套管绝缘结构设计 余良清，刘铁涛 新东北电气（沈阳）高压开关有限公司 摘要：本文理论联系实际，通过电场优化对550kV、252kV 两种SF6-空气瓷套管结构进行了改进，文章在改进原结构的基础上提出了一套较为完整的SF6-空气瓷套管结构设计理论。 关键词：SF6-空气瓷套管电场优化 1 引言 目前高压开关产品广泛采用SF6气体作为绝缘及灭弧介质，在瓷柱式断路器（P-CB）中，直接采用瓷套管作为SF6气体的封闭容器，在罐式断路器(T-CB)及封闭式组合电器（GIS）中都以金属罐体作为SF6气体的封闭容器，并都用SF6--空气套管作为产品及空气的分界面，套管绝缘结构的设计，对产品的安全运行起着重要作用，本文将分析GIS（T-CB）出线套管的绝缘结构设计，力求合理，科学地把握其设计机理及要领。 2 出线套管的结构 典型的出线套管结构如图1所示，套管作为SF6气体与空气的分界面，使高压中心导体由SF6气体绝缘过渡到空气绝缘将电力线路引出（或引入），出线端均压环起到均匀电场，减小电晕，减小无线电干扰水平等作用。 图1 典型出线套管结构 3 出线套管电压分布情况分析 表征出线套管电气性能参数主要有瓷套的爬电比距及瓷套沿面的爬电距离，爬电比距是以套管爬电距离与系统线电压的比值而定义，其实该参数是一个概念化的定义，在产品实际的运用中，并不说明爬电比距越大越安全可靠，这主要是因为瓷套沿面电压并不以线性分布，因此，其性能更主要的要取决于出线套管整体绝缘结构的设计。 理想而言，我们希望瓷套沿面电压呈线性分布，即从瓷套顶端开始到瓷套管底部的接地法兰，电压均匀过渡到地电位，呈均匀的阻性分布。 但实际上，由于瓷套本身与中心导体的结构布置，决定了其分布电容的存在，用比电容C0（F/cm2）来描述，即介质表面单位面积与另一电极间的电容量来表征。为了进一步分析介质介电性能和几何尺846
10kV全绝缘套管母线
CG-2016-413-2/2辽宁东方发电有限公司储灰场 20MWp光伏农业发电项目 10kV全绝缘母线 成套装置技术协议 买方：中电投电力工程有限公司 设计院：中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司卖方：江苏亿能电气有限公司
第一章技术规范 1．总的要求 设备需求表 1.1 一般规定 1.1.1 卖方必须有权威机关颁发的ISO-9000系列的认证书或等同的质量保证体系认证证书。卖方(包括分包商)应已设计、制造和提供过同类设备且使用条件应与本工程相类似，或较规定的条件更严格，至少有10kV全绝缘母线安全运行五年以上业绩。如发现有失实情况，买方有权拒绝该卖。 1.1.2 卖方应仔细阅读买文件，包括商务和技术部分的所有规定。由卖方提供的设备的技术规范应与本技术规范书中规定的要求相一致,卖方也可以推荐满足本技术规范要求的类似定型产品,但必须提出详细的规范偏差。 1.1.3 本规范书正文提出了对10kV全绝缘母线及其附件的技术参数、性能、结构、试验等方面的技术要求。 1.1.4 本规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应提供符合中国国标GB、IEC 和ANSI最新版本的标准和本规范书的优质产品。 1.1.5 如果卖方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则意味着卖方提供的设备完全符合本规范书的要求。如有异议，应在卖书中以“对规范书的意见和差异”为标题的专门章节加以详细描述。 1.1.6 规范书所使用的标准如遇与卖方所执行的标准不一致时，按该类最高标准执行或按双方商定的标准执行。 1.1.7 规范书经买卖双方确认后，作为合同的附件，与合同正文具有同等的法律效力。
高压套管设计
绝缘结构设计原理课程设计 专业：高电压与绝缘技术 班级：电气05-8班 姓名：高享想 学号：0503010827
设计题目：330KV 油纸/胶纸电容式变压器套管 一 技术要求： 额定电压 330KV 额定电流 300A 最大工作电压363KV 1Min 工频试验电压510KV 干试电压670KV 湿试电压510KV 1.2/50μs 全波冲击试验电压1175KV 二 设计任务： 1、确定电容芯子电气参数 绝缘层最小厚度min d 绝缘层数n 极板上台阶长度1λ 极板下台阶长度2λ 接地极板长度n l 接地极板半径n r 零序极板长度0l 零序极板半径0r 各层极板长度x l 各层极板半径x r 套管最大温升θ? 套管热击穿电压j U 2、选出上下套管并进行电气强度校核 3、画出r E r -分布图 画出极板布置图 电容式套管的结构概述 电容式套管具有内绝缘和外绝缘。内绝缘或称主绝缘，为一圆柱形电容芯子，外绝缘为瓷套。瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒，或称法兰。套管头部有供油量变化的金属容器称为油枕。套管内部抽真空并充满
矿物油。 套管的整体连接(电容芯子、瓷套、连接套筒和油枕等的连接)有两种基本形式，即用强力弹簧通过导杆压紧得方式(大多用于油纸式电容套管)以及用螺栓在连接处直接卡装的方式(大多用于胶纸式电容套管)。连接处必须采用优质的耐油橡皮垫圈以保证套管的密封(不漏油和不使潮气侵入)，要有一定的机械强度和弹性。油纸式电容套管内部有弹性板，与弹簧共同对因温度变化所引起的长度变化起调节作用，以防密封的破坏。 套管除主体结构外，还有运行维护所需要的装置，如在油枕上装有油面指示器，联接套筒上装有测量用的接头(运行时和联接套筒接通)，取油样装置及注油孔等。 电容式套管的瓷套是外绝缘，同时也为内绝缘和油的容器。变压器套管上瓷套表面有伞裙，以提高外绝缘抵抗大气条件如雨、雾、露、潮湿、脏污等的能力，下瓷套在油中工作，表面有棱。胶纸式变压器套管无下瓷套。 电容套管的电气计算 电容芯子设计 电容芯子内部是按轴向场强均匀分布的原则设计的，即各绝缘层的电容相等以及各极板间的长度差相等，而绝缘厚度不等。此时得到径向场强只是稍不均匀的。由于零部件对电场的影响，内部电极布置时尚应注意各部分的电屏蔽，才能获得较好的电气特性。 电容芯子电气参数 电容套管的主要设计参数是电容芯子的辐向最大工作场强E rm其次是 在干闪络试验电压下，电容芯子上部和下部的轴向场强E 1和E 2 。这些参数 决定套管电容芯子的径向和轴向尺寸，同时必须有一定的绝缘裕度以保证必要的电性要求。 rm E按最大工作电压下不发生有害局放这一原则而决定。对于油纸绝缘，更须考虑由足够的裕度，以免局部放电发展。 一330KV油纸电容式变压器套管 1 rm E的确定 根据工艺情况选定绝缘层最小厚度 min 1.3 d mm = 油纸绝缘金属极板在油中 110.6 k=
套管和绝缘子的绝缘试验
套管和绝缘子的绝缘试验 一、套管绝缘试验 套管的定期预防性试验项目主要有主绝缘及电容型套管末屏对地绝缘电阻的测试和对地tanδ的测试。在大修后或必要时进行油中溶解气体色谱分析交流耐压试验和局部放电试验。 1、绝缘电阻的测试 套管的绝缘电阻测量是为了初步检查套管的绝缘情况，在交流耐压试验前后均须进行。测量前要先用干燥清洁的布擦去其表面污垢，并检查套管有无裂纹及烧伤情况。应用2500V 兆欧表进行测量，兆欧表的两个端钮分别接在套管的导杆和法兰上。 2、介质损耗角正切和电容量的测量 测量20kV及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切和电容值是判断高压套管绝缘的一项重要指标。因为套管劣化、受潮等都会导致其介质损耗角正切的增加，所以根据介质损耗角正切的变化可以较灵敏地反映出绝缘的劣化和其他局部缺陷。 测量套管的介质损耗角正切可采用QS1型西林电桥，用西林电桥测量单独套管的tanδ值，可采用正接线方式。已安装于电力设备上的高压套管，其法兰盘与设备金属外壳直接连接并接地。测量这些套管的tanδ值时，首先应将与套管连接的引线或绕组断开。除接地屏经小套管引出时可用上述正接线法测量外，一般用反接线法测量。 在采用西林电桥测量套管的介质损耗角正切时，有时往往只测电容芯子的介质损耗角正切，或只测量油纸套管导电芯对抽压或测量端子间的tanδ，而不测量端子或抽压端子的介质损耗角正切。由于套管内部初期进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘层，故占总体积的比例甚小，往往反映不出来，这给电气设备安全运行留下隐患。 3、交流耐压实验 套管在交接时或大修后需要进行交流耐压试验，试验时应先将被试套管表面擦干净。对于变压器或油断路器等充油设备上的套管，应将下部浸于绝缘油内，法兰与油箱外壳连接并接地，接地屏同时接地，在导杆上施加试验电压。 4、局部放电测量 对66kV及以上的电容型套管在大修后可测量局部放电作为辅助试验，关于局部放电试验请参阅本书相关章节，这里不再介绍。 二、绝缘子绝缘试验 支柱绝缘子和悬式绝缘子的预防性试验项目主要包括：零值绝缘子检测、绝缘电阻测量、交流耐压试验、绝缘子表面污秽物的等值盐密测定等。 1、绝缘电阻的测试 清洁干燥的良好绝缘子，其绝缘电阻是很高的。电瓷有裂纹时，绝缘电阻一般也没有明显的降低。当电瓷龟裂处有湿气及灰尘、脏污入侵后，绝缘电阻将显著下降，仅为数百甚至数十兆欧，用兆欧表可以明显地检出。测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻时，应在
套管绝缘试验
套管绝缘试验 套管的定期预防性试验项目主要进行主绝缘及电容型套管末屏对地绝缘电阻、主绝缘及电容型套管末屏对地tan与电容量。在大修后或必要时进行油中溶解气体色谱分析交流耐压试验和局部放电试验。 1、绝缘电阻的测试 套管的绝缘电阻测量是为了初步检查套管的绝缘情况，在交流耐压试验前后均须进行。测量前要先用干燥清洁的布擦去其表面污垢，并检查套管有无裂纹及烧伤情况。应用2500V兆欧表进行测量，兆欧表的两个端钮分别接在套管的导杆和法兰上。 2、介质损耗角正切和电容量的测量 测量20kV及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切和电容值是判断高压套管绝缘的一项重要指标。因为套管劣化、受潮等都会导致其介质损耗角正切的增加，所以根据介质损耗角正切的变化可以较灵敏地反映出绝缘的劣化和其他局部缺陷。 测量套管的介质损耗角正切可采用QS1型西林电桥，用西林电桥测量单独套管的tan值，可采用正接线方式。已安装于电力设备上的高压套管，其法兰盘与设备金属外壳直接连接并接地。测量这些套管的tan值时，首先应将与套管连接的引线或绕组断开。除接地屏经小套管引出时可用上述正接线法测量外，一般用反接线法测量。 在采用西林电桥测量套管的介质损耗角正切时，有时往往只测电容芯子的介质损耗角正切，或只测量油纸套管导电芯对抽压或测量端子间的tan，而不测量端子或抽压端子的介质损耗角正切。由于套管内部初期进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘层，故占总体积的比例甚小，往往反映不出来，这给电气设备安全运行留下隐患。 3、交流耐压实验
套管在交接时或大修后需要进行交流耐压试验，试验时应先将被试套管表面擦干净。对于变压器或油断路器等充油设备上的套管，应将下部浸于绝缘油内，法兰与油箱外壳连接并接地，接地屏同时接地，在导杆上施加试验电压。 4、局部放电测量 对66kV及以上的电容型套管在大修后可测量局部放电作为辅助试验，关于局部放电试 验请参阅本书相关章节，这里不再介绍。
绝缘子和套管交流耐压试验
https://www.360docs.net/doc/7a3205786.html, 绝缘子和套管交流耐压试验 绝缘子和套管的交流耐压试验时鉴定其绝缘强度最直接有效的方法，它对于判断绝缘子、套管能否投入运行具有绝对性的意义。也是保证绝缘子、套管绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验符合设备实际运行情况，因此能有效地发现绝缘缺陷。 绝缘子和套管交流耐压试验原理接线： （1）套管主绝缘耐压时，将套管的一次侧接入交流耐压装置的高压部分，法兰及末屏接地。末屏对地耐压时，将套管末屏接入耐压装置的高压部分，法兰接地，末屏对地耐压严格按产品说明书要求进行。运行中设备的套管耐压一般随设备整体进行耐压，按组合设备最低试验电压进行。
https://www.360docs.net/doc/7a3205786.html, （2）单元件绝缘子耐压时，将交流耐压装置的高压端接入绝缘子的金具或法兰一端，另一端接地。多元件绝缘子耐压时，在绝缘子分层胶合处缠绕铜线并接入高压，并将两端分别接地。 绝缘子和套管交流耐压试验步骤： （1）对被试品接地放电并拆除引线。 （2）用干净、柔软的干布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。 （3）测试绝缘电阻，绝缘电阻应为正常值。 （4）合理布置试验设备，并将试验设备外壳和被试品外壳可靠接地。进行接线，并检查试验连接线正确无误、调压器在零位，试验回路中过电流和过电压所对应的放电距离。
https://www.360docs.net/doc/7a3205786.html, （5）将球间隙的放电电压整定在1.2倍额定试验电压所对应的放电距离。（6）将高压引线接上试品，接通电源，开始升压进行试验。升压速度在75%试验电压以前，可以是任意的，自75%电压开始应均匀升压，约为每秒2%试验电压的速率升压。升至试验电压，开始计时并读取试验电压。时间到后，迅速均匀降压到零（或1/3试验电压以下），然后切断电源，放电、挂接地线。试验中如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。 （7）测试绝缘电阻，其值应正常（一般绝缘电阻下降不大于30%）。
高压套管检修试验规程
高压套管检修试验规程 本节所述套管包括各类设备套管和穿墙套管，“充油”包括纯油绝缘套管、油浸纸绝缘套管和油气混合绝缘套管；“充气”包括SF6绝缘套管和油气混合绝缘套管；“电容型”包括所有采用电容屏均压的套管等。 5.6.1 高压套管巡检及例行试验 表16 高压套管巡检项目 诊断性试验项目要求说明条款 油中溶解气体分析（充油）乙炔≤1（220kV 及以上）； ≤2（其它）(μL/L)（注意值） 氢气≤500(μL/L)（注意值） 甲烷≤100(μL/L)（注意值） 见5.6.2.1 条 末屏（如有）介质损耗因数≤0.015（注意值）见5.6.2.2 条 交流耐压和局部放电测量交流耐压：出厂试验值的80% 局部放电（1.05Um/3）： 油浸纸、复合绝缘、树脂浸渍、充气≤10pC； 树脂粘纸（胶纸绝缘）≤100pC（注意值） 见5.6.2.3 条 气体密封性检测（充气）≤1%/年或符合设备技术文件要求（注意值）见5.3.2.5 条 气体密度表（继电器）校验（充气）符合设备技术文件要求见5.3.2.6 条 SF6气体成分分析（充气）见8.2 条见8.2 条 5.6.2.1 油中溶解气体分析 在怀疑绝缘受潮、劣化，或者怀疑内部可能存在过热、局部放电等缺陷时进行本项目。取样时，务必注意设备技术文件的特别提示（如有），并检查油位应符合设备技术文件之要求。 5.6.2.2 末屏介质损耗因数 当套管末屏绝缘电阻不能满足要求时，可通过测量末屏介质损耗因数作进一步判断。试验电压应控制在设备技术文件许可值以下（通常为2000V）。 5.6.2.3 交流耐压和局部放电测量 需要验证绝缘强度，或诊断是否存在局部放电缺陷时进行本项目。如有条件，应同时测量局部放电。交流耐压为出厂试验值的80%，时间60s。 对于变压器（电抗器）套管，应拆下并安装在专门的油箱中单独进行。试验方法参考GB/T4109。 5.7 SF6断路器 5.7.1 SF6断路器巡检及例行试验
满足全寿命要求的高压绝缘套管R1
满足全寿命要求的变压器套管 南京智达电气有限公司虞育号汪新泉 关键词：全寿命变压器套管绝缘老化控制标准 1 引言 变压器套管（以下简称套管）是变压器一个重要且最有风险的组件，主要作为导电载流和高压对地绝缘与机械支撑用。套管在变压器中运行条件最苛刻，受到电压、电流、拉力、震动、风力、大气污秽等多方面的综合影响，一旦产生故障，极易导致变压器燃烧，造成事故扩大，损失严重，所带来的经济损失将远大于套管自身价值。 根据国家电网公司最新出台的相关要求，变压器须按全寿命（40年）的要求进行设计，这就对变压器上最薄弱的环节—变压器套管也提出了相应要求。如何从设计、工艺、制造等方面保证套管达到全寿命的使用要求，是目前各套管制造厂的首要任务。 2 套管结构分类 变压器套管主要分两大类：纯瓷充油套管、电容式套管。纯瓷套管一般仅适用于40.5kV及以下的电压等级，对于60kV及以上电压等级的产品为控制局部放电量，必须采用带有电容屏结构的套管。电容式套管分为环氧树脂浸渍的电容式套管（干式套管）及油纸电容式套管。干式套管具有使用方便、运行检测工作量小、不会爆炸的特点；但油纸套管具有成本低、运行经验丰富、环保等优势，因此在市场上，油纸套管仍具有绝对的优势。 考虑到目前市场上常规绝大部分油浸式电力变压器，其高低压侧主要选用油纸电容式套管及纯瓷充油套管，因此，本文主要针对这两种套管，结合运行中套管存在的典型故障，谈谈如何从产品设计、选材、制造及出厂控制等方面，保证其满足全寿命的使用要求。 3 套管的典型故障 关于套管的典型故障分析，国内并没有做详细的统计分析。而早在上世纪90年代中期，在一次国际大电网会议上，各国专家就对1200多台长期运行的变压器套管进行跟踪分析。这些故障类型分为套管爆炸、性能异常、漏油等。 综合国外分析结果及国内的套管事故案例，可以看出，电容芯子局部浸渍不良、密封破坏造成大量进水仍是套管初期爆炸性故障的主要原因。而对长期运行的套管，其典型故障包括局部电容屏击穿、介质过热、内部产气、密封不良造成绝缘长期受潮、导体连接过热造成长期的绝缘过热、变压器油的老化、下绝缘表面杂质沉淀引发的沿面闪络、末屏接地不良等，这些问题套管的故障若长期发展，最后都有可能带来灾难性的后果。这些故障有的与运行维护有关，但大部分与制造息息相关，下面是笔者根据多年来的经验，谈谈如何从制造上满足套管的全寿命要求。 4 满足全寿命要求的变压器套管 4.1设计 4.1.1 主绝缘设计 纯瓷充油套管绝缘设计较为简单，在这里不做详细描述。下面主要谈谈油纸套管的主绝缘设计。 油纸绝缘的短时绝缘强度都非常高，但长期电压作用下的介电强度仅为短时的几分之一。为使油纸电容套管在长期工作状态下具有足够的安全及可靠性，设计时必须留有一定的绝缘裕度，以保证套管在长期工作电压下及系统电压波动时可能出现的过电压下运行的可靠性。 笔者曾在国外对一批退出运行的油纸套管进行过现场分析，某国外知名品牌的套管，在运行12年左右，即出现介损大幅上升，取油样做DGA分析后，发现乙炔含量明显异常，再做微水测试，含量正常，并且多只套管现象一样。随后，我们选择了一支套管进行解体分析，解剖电容芯子后，电容芯子采用整张纸卷制，电容屏及绝缘纸工艺精良，没发现任何缺陷。我们也同时对比了其他厂家套管，某套管出厂日期为1969年，在运行40年后，介损水平仍维持在0.3%，其他性能也正常良好。对比这两种
复合绝缘套管综述
电器绝缘套管结构技术与发展 专业：电气工程与自动化 班级：电气94 姓名：方舟 学号：09041086
电器绝缘套管结构技术与发展 方舟 (电气94 09041086) 摘要： 绝缘套管是用于穿过带电导体的一种绝缘子，作为一类重要的绝缘材料，主要搭建于变压器、电抗器、断路器等电力设备及墙体中，承担对地绝缘、支撑及载流的功能，应用十分广泛。本文将分别针对绝缘套管的基本原理与结构、关键技术与特点、国内外研究动态及其当前应用状况与发展前景做概述，并按照套管的分类及换代历程进行横向、纵向的对比，从而达到对绝缘套管领域更系统而全面的把握。 关键词： 绝缘套管瓷套复合超(特)高压机械(电气)性能 正文： 一、绝缘套管的结构、原理 经过较长时间跨度的发展及不同领域的应用要求，绝缘套管衍生出众多种类，其外形构造也不尽相同。但究其本质，绝缘套管由内绝缘与外绝缘构成，从作用的地位上看，二者分别对应产品的主绝缘与从绝缘。由内外绝缘构成的套管主体搭载上下接线端子、联接法兰、均压环和均压球即为绝缘套管的基本要素。 绝缘套管的用途及原理，我们可以从绝缘套管长期且广泛存在于电力系统发电、配电、送电等环节的原因加以分析。从内因来讲，伴随着电力设备的运转，高压高场强的工作环境难以避免，为了规避高电压可能引发的放电、击穿、闪络等危险状况，需要绝缘套管为导体提供绝缘保护；从外因上讲，上述电力设备中的相当一部分在户外一些自然条件十分恶劣的地域搭建并运作，强风、冰雪、潮
湿、沙尘、污秽甚至地震都为设备的平稳运行增加了不确定因素，需要绝缘套管抵御导体本身受到侵害，进而保障设备使用寿命。 因此，绝缘套管的工作原理简单而明确——用于穿过带电导体向其提供外围的绝缘保护，将电流安全有效地引入或引出电力设备的金属外壳。上述功能决定了，绝缘套管从选材上对机械性能和电气性能都有较高的要求。关于绝缘套管更详细的结构及技术特点分析，将在下一节分类表述。 二、绝缘套管技术特点的分类表述 1、分类概述 功能层面，绝缘套管按工作环境及用途的不同分为电器绝缘套管与电站绝缘套管。结构层面，则又能根据外绝缘与内绝缘的选材不同分别归类：从内绝缘来看，绝缘套管可分为充油(气)式与电容式；从外绝缘来看，又可分为单一式与复合式。 上述三个角度的分类原则上可以搭配从而形成特定一种绝缘套管，但实际上特定的功能很大程度上与材料是挂钩的。例如，电站套管主要用于导体穿过建筑物和墙壁，强调机械性能，因此通常只选用空腔纯瓷套管；而电器套管同时要求良好的绝缘性能，因此更多地选用复合式充油(气)或电容套管。 2、外绝缘技术与分类 (1)单一外绝缘 单一式绝缘套管产生时间较早，结构也较为简单，最初使用纯瓷绝缘，常制成穿墙套管，用于35千伏及以下电压等级。其绝缘件为管状，中部卡装或胶装法兰以便固定在穿孔墙上。法兰一般为灰铸铁，当工作电流大于1500安时常用非磁性材料以减少发热。