因套管安装工艺不良引发的500kV电抗器绝缘油氢气超标事件

因套管安装工艺不良引发的 500kV电抗器绝缘油氢气超标事件

何应民 叶卓鑫 刘洪佶

广东电网有限责任公司韶关供电局 广东韶关 512000

摘要：并联电抗器是保障电力系统持续可靠运行的重要设备，它具有能够改变和完善电力系统无功功率相关运行状况的许多功能，常常被应用于无功补偿中，可以起到改善长输电线路上面的电压分布作用，实现吸收电缆线路中的充电容性无功，还能有效防止发电机带长线路时发生自励磁谐振现象。作为并联电抗器关键部位之一的套管，它的健康运行无疑是确保并联电抗器正常运转的关键前提。近日，某供电局1台500kV并联电抗器在更换高压套管后，通过油色谱分析后发现氢气含量增长异常。通过各个专业的讨论，最终发现氢气含量异常增长的原因是套管安装时底盘螺栓受到了严重外力撞击变弯，导致螺栓头部运行中与底盘产生了悬浮放电，进一步引起套管法兰与下瓷套密封处轻微移位，套管密封渗油，头部温度分布异常。

关键词：并联电抗器；套管；氢气增长异常；安装工艺

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1引 言

随着人们物质条件的不断改善，人们对美好生活的向往也越来越强烈，他们已经不仅仅关注供电的覆盖面广不广，还进一步对电力的可靠供应提出了新的期盼。作为保障电力系统持续可靠运行重要设备的并联电抗器，它的运行状况将决定电力系统是否能可靠运行。因此，准确把握供电设备的健康状况、严格把关电力设备的安装工艺是极为重要的。通过本次事件，为今后严格把控电力设备的安装工艺起到了警醒作用。

2 事件经过

2018年至2019年，某局化学试验班在对该局某站 500kV高抗 A 相、C相进行套管更换后的绝缘油色谱追踪试验时发现，A相高抗绝缘油中氢气含量增长异常，且与C相高抗相比氢气含量明显偏大，其数值如图1所示。

图1

由图可知，该高抗A相绝缘油内氢气含量持续异常增长，其每月氢气相对产气速率一直居高不下，氢气相对产气速率如图2所示。

图2

且在2019年03月15 日的绝缘油色谱测试中测得氢气含量为155.805μL/L，已经超出150μL/L的注意值。经过横向与纵向比较，该局化学试验班对此现象高度关注，决定缩短试验周期。因此，在2019年03月29日再次对该高抗绝缘油进行取样，结果显示氢气含量为181.843μL/L，与上次结果相比，相对产气速率达到375.92%。

根据连续多次色谱追踪测试，与更换套管前的该高抗绝缘油色谱数据对比，已基本可以断定该高抗在更换套管时由于未知原因导致绝缘油质量下降，从而引起绝缘油氢气超标。

从色谱测试数据可知，绝缘油氢气增长率明显超出正常增长速度，且在更换套管三个月后氢气超过注意值。经过认真排查，初步断定是以下三种原因：一是套管安装过程中未做好干燥处理，导致高抗内部水分超标，且在运行过程中不断释放至绝缘油中；二是套管安装过程中各处法兰连接不紧密，导致外界雨水渗入高抗内部；三是安装过程中工艺不良，导致内部器件发生低能量放电，进而不断产生氢气。

为了保障设备安全，维持系统稳定安全运行，该局于2019年04月对高抗进行滤油和干燥处理，在各项试验合格后，该高抗重新投运，并在投运后加强设备日常巡视和红外测温。投运后该高抗红外测温正常，但是在油色谱追踪测试中，氢气相对产气速率依然过高，并在运行后的第3个月超过了注意值，具体数值见图3。

图3

通过分析滤油后的相关信息，初步排除了高抗干燥处理不合格的原因，因此基本锁定是因为高抗套管在安装过程中工艺不良，导致密封不好，引起高抗渗水及低能量放电，进而在高抗内部产生大量氢气。

同时，运行人员在日常巡视时发现A相套管油位有较为明显的下降，图4是2018年12月更换套管后A相套管油位图片，图5是2019年8月A相套管油位图片，图6是2019年10月A相套管油位图片。

图4

图5

图6

由图可知，A相套管在更换后的10个月时间内油位下降迅速，并且下降速度有增快的趋势，说明漏油情况越发严重。为了追踪A相高抗运行情况，防止A相套管因油位过低导致套管绝缘和散热功能下降，进而影响高抗正常运行，运行人员对A相套管多次进行红外测温，图7是2019年4月A相套管红外测温情况，图8是2019年10月A相套管红外测温情况。

图7

图8

由图可知，在2019年10月， A 相套管本体温度分布异常，套管上下部位温度出现明显差异，说明套管因油位过低已经导致其整体受热不均，如果继续运行，极有可能发生故障。

3 解决措施

为了进一步调查清楚套管油位降低的情况，该局与传奇电气（沈阳）有限公司协商后决定，暂时先由公司服务人员对该套管补充变压器油约 40 升，油位指针升至 12 点位置。在结合停电计划后商定于2019年12月将此支套管带回传奇电气（沈阳）有限公司进行返厂检查，并在传奇电气（沈阳）有限公司用微信实时视频对此支套管进行了检查解体分析。在入厂常规检验时套管外观良好，油位显示正常，随即对此套管进行油样色谱分析和电气试验，电气试验项目为套管tanδ及电容量测试，测试采用正接法。具体试验数据见图 9、图 10。

图 9

图 10

结果显示套管油样及主绝缘性能正常，电容量测试值为478.5pF，与出厂值 492pF 基本相符，tanδ（%）为 0.284% 。

为了彻底查找套管油位降低的原因，对此套管用氮气进行 0.2MP 压力密封测试，时间为 6h，发现套管法兰与下瓷套密封处有少许油迹渗出，其它部位未见异常。 随后对套管进行解体检查，将套管逐一解体检查，在拆卸套管底盘时，发现 4 根均压球紧固螺栓严重变弯（见图11），螺栓头部螺纹有放电发黑现象（见图 12）

图11

图12

4 事件原因

该支套管是由传奇电气（沈阳）有限公司生产的油纸电容式套管， 此套管型号为BRLW-550/1250-3，投运日期为2018年12月05日。此套管由油枕、瓷套法兰及电容芯子连接组成，其结构图见图13。

图13

通过上述检查，认为套管安装时底盘螺栓可能受到了严重外力撞击变弯，螺栓头部螺纹发黑说明运行中与底盘产生了悬浮放电，放电能量较低，因此通过色谱分析检测到氢气超标，而未检测到乙炔等高能放电的标志性气体。并且悬浮放电进一步导致套管法兰与下瓷套密封处有轻微移位，套管密封不良而渗油，引起套管上部温度分布异常。

5 结语

套管是变压器、电抗器等重要电力设备的关键部件，它是电力设备内部绕组向外连接的“桥梁”，它作用重大，同时又极其脆弱，它的安装工艺直接影响到变压器、电抗器等电力设备的健康运行。因此，套管安装前必须做好检测，对套管内部绝缘做好干燥处理，确保套管没有带病运行；其次，在安装过程中要严格按照安装规程小心装设，吊装时防止碰撞，要由专人使用标准扳手按厂家说明书根据正确的顺序缓慢均匀地拧紧螺栓；最后，套管安装后要做好各项检测，运行人员要加强巡视，特别是对套管油位及红外测温要落实到位，发现异常应及时处理。

参考文献

[1]陈天翔，王寅仲 ,温定筠，海世杰，电气试验[M].中国电力出版社，2016.10

[2]邓集瀚，一起新投运电抗器单氢高问题的分析及处理[D].中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心.2020-07-29

作者简介

何应民（1992-），男，江西赣州人，大学本科，助理工程师，从事电力试验工作。

叶卓鑫（1992-），男，广东河源人，大学本科，技师，从事电力检修工作。

刘洪佶（1996-），男，广东韶关人，大学本科，助理工程师，从事电力检修工作。