套管和絕緣子故障診斷.doc

套管和絕緣子故障診斷一、絕緣子運行狀態(tài)分析在運行中，絕緣子承受著工作電壓和各種過電壓的作用，承受著絕緣子自重、導線重量、覆冰重量、風力、震動力以及系統(tǒng)運行中的電磁、機械力，其工作條件通常是非常惡劣的，所以一個好的絕緣子應該具有熱穩(wěn)定、耐放電、耐污穢、抗拉、抗彎、抗扭、耐振動、耐電弧、耐泄漏、耐腐蝕等性能。絕緣子在電力系統(tǒng)中數(shù)量極大，一條近代超高壓輸電線路上所用的絕緣子可能達上百萬個。按擊穿類型可將絕緣子分為“不擊穿”型和“可擊穿”型。通常將擊穿距離與閃絡距離之比小于1/2的絕緣子作為可擊穿型?？紤]絕緣子的滑閃放電特性，又可分為“不滑閃”型和“可滑閃”型。絕緣子表面上的電力線基本上與表面平行或相切的屬于“不滑閃”型，而“可滑閃”絕緣子的法線分量和切線分量同時存在。傳統(tǒng)的用于制造絕緣子的材料是高壓電瓷，它具有絕緣性能和化學性能穩(wěn)定的特點，并具有較高的熱穩(wěn)定性和機械強度。后來發(fā)展了玻璃、鋼化玻璃、高堿玻璃、澆注環(huán)氧樹脂作為絕緣子的絕緣材料。硅橡膠有機絕緣子近年來得到了飛速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)開始用于500kV高壓輸電線路中。絕緣子性能主要由電氣性能、機械性能、熱性能和抗老化性能等決定。絕緣子的電氣性能主要包括絕緣子閃絡特性、各種過電壓下的電氣性能、絕緣子的污穢閃絡特性、油中工頻擊穿電壓特性；絕緣子的機械性能主要包括抗彎強度；絕緣子的熱性能主要包括其冷熱性能。規(guī)程規(guī)定，用2500V兆歐表測量絕緣電阻時，多元件支柱絕緣子和每片懸式絕緣子的絕緣電阻不應低于300M。500kV懸式絕緣子的絕緣電阻不低于500M。而對于絕緣子的交流耐壓實驗，各級電壓的支柱絕緣子和懸式絕緣子的交流耐壓試驗電壓標準見表11-3和表11-4。按試驗電壓標準耐壓1min，在升壓和耐壓過程中不發(fā)生跳弧為合格。對運行中的35kV變電所內(nèi)的支柱絕緣子，可以連同母線進行整體耐壓，試驗電壓為100kV，時間為1min，耐壓完畢后，必須測量各膠合元件的絕緣電阻，以檢出不合格的元件。對于穿墻套管絕緣子，應根據(jù)實際狀態(tài)進行加壓。對變壓器出線套管，如系35kV電壓等級，試驗時套管內(nèi)應充滿油，下半部應浸入絕緣油中再加壓。表11-3 支柱絕緣子的交流耐壓試驗標準（kV）額定電壓3610152035最高工作電壓356911517523405純瓷和充油絕緣出廠2532425768100交接和大修2532425768100固體有機絕緣出廠2532425768100交接和大修222838505990表11-4 懸式絕緣子的交流耐壓試驗標準型號X3X3CX145X45C5X7X11X16XF45試驗電壓（kV）455660647080二、套管運行狀態(tài)分析高壓套管主要用在高壓載流導體需要穿過與其電位不同的金屬箱殼或墻壁處，通常按絕緣結構和主絕緣材料的不同，將高壓套管分為單一絕緣套管（純瓷套管、樹脂套管）、復合絕緣套管（充油套管、充膠套管、充氣套管）、電容式套管（油紙電容式套管、膠紙電容式套管）等；按用途不同可分為穿墻套管和電器套管，其中電器套管又按具體配套對象分為變壓器、互感器、斷路器套管。純瓷套管內(nèi)部采用空氣腔或被短路的空氣腔絕緣結構，為了克服滑閃常在法蘭附近設置大傘裙并涂覆導電層，以均勻電場；充油套管其徑向是用變壓器油絕緣，瓷套起徑附加絕緣和外絕緣作用，；電容式套管由電容芯子、瓷套、連接套筒和固定附件組成，電容芯子是套管的主絕緣，瓷套是外絕緣和保護芯子的密閉容器。油紙電容芯子是用電纜紙和油作絕緣，膠紙電容芯子是有酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂涂覆紙作絕緣，電極一般用鋁箔或金屬化紙。電容芯子兩端加工成階梯狀或錐形，并全部浸在變壓器油中。高壓電容式套管設有介質損耗測量端子，用小瓷套從末屏（電容芯子最外層電極）引出，運行時接地。套管式結構是一種容易發(fā)生滑閃放電的絕緣結構。為了提高套管的閃絡電壓，必須采取防止滑閃的措施，改善電場分布。瓷套形外絕緣套管，其放電性能要求與一般絕緣子相同；內(nèi)絕緣套管是一個電場比較復雜的電容芯子，其熱穩(wěn)定性、耐局部放電性能至關重要。電容型套管絕緣電阻測量結果應滿足：導電芯對抽壓端子或測量端子間的絕緣電阻不小于10000M，抽壓端子和測量端子間的絕緣電阻不小于1000M，測量端子對法蘭的絕緣電阻應不小于1000M。套管的耐壓試驗標準見表11-5，試驗時間為1min。若試驗中該套管無放電現(xiàn)象，內(nèi)部無擊穿響聲，儀表指示穩(wěn)定，則認為合格，試驗時允許套管上部有電暈現(xiàn)象。表11-5 套管的交流耐壓試驗標準（kV）額定電壓試驗電壓36103560110220純瓷套管在交接和大修中戶外式273546105180285550戶內(nèi)式25324292165265490非純瓷套管在交接和大修中戶外式24324295165265500戶內(nèi)式22283885150240440規(guī)程規(guī)定20時tan值（%）不應大于表11-6的規(guī)定值。末屏對地絕緣電阻小于1000M時，測量末屏對地的tan值，且不大于2%。電容型套管電容值與出廠值或上一次測量值相比超過5%時要查明原因。在測量套管介質損耗角正切時，可以同時測得其電容值，其允許偏差為5%。當套管受潮或電容套管中的一層或數(shù)層電容短路時，測得的電容值將增大，此時應查明原因，作出正確分析。表11-6 高壓套管在20時的tan規(guī)定值（%） 電壓等級類 型2035kV63110kV220500kV交接/大修運行中交接/大修運行中交接/大修運行中充油型30351515油紙電容型101010100808充膠型30352020膠紙電容型203015151010膠紙型25352020三套管和絕緣子故障診斷通常絕緣材料的老化大多是電的、機械的、熱的、環(huán)境方面等各種主要因素復雜地交叉作用而引起的，因此呈現(xiàn)的老化也是多種多樣的。這些異?，F(xiàn)象都是能在維護檢查時發(fā)現(xiàn)，為了事先預防事故而應列為檢查的重要項目。1、 龜裂在發(fā)現(xiàn)瓷絕緣子、絕緣套管及環(huán)氧樹脂制品上有龜裂的情況，無論從電氣性能還是機械性能方面說，都是有危險的，必須盡快更換。局部的裙邊缺損或凸緣缺損，雖然不一定會引起事故，但由于會擴展成龜裂，所以應及時早日更換為好。對于瓷制的和高分子材料制的絕緣子和絕緣套管來說，發(fā)生龜裂的原因有下列幾方面：1)瓷絕緣子、絕緣套管龜裂的原因（1）瓷件表面和內(nèi)部存在著制造過程中產(chǎn)生的微小缺陷，因反復承受外力等作用，使其受到機械應力，然后發(fā)展出現(xiàn)龜裂、裙邊斷裂等。（2）過電壓或污損引起的閃絡，使瓷件受到電弧、局部過熱而引起破壞。（3）絕緣子上涂敷硅脂，一般是作為防污損的措施。當長時間不重涂硅脂而繼續(xù)使用時，會因硅脂的老化產(chǎn)生漏電流和局部放電，以及發(fā)生瓷絕緣子表面釉劑的剝落，裙邊缺損和裂縫。（4）由于緊固金具過緊，使瓷件的某些部位上受到過大的應力。（5）由于操作時的疏忽，使絕緣子受到意外的外力打擊或投石等外力破壞等原因引起損傷。（6）使用于設備上的瓷套，如內(nèi)部設備配合不好，有時會引起瓷套間接性的破壞。2)高分子材料的絕緣子、套管龜裂的原因（1）制造過程中材料固化收縮時產(chǎn)生的殘留內(nèi)應力會引起龜裂。（2）設備在反復運行、停運的過程中造成的熱循環(huán)，會因不同材料熱膨脹系數(shù)的差別，而使制品受到循環(huán)熱應力，從而引起埋入樹脂中的金屬剝離和發(fā)生龜裂。（3）由于長期運行中絕緣材料機械強度下降或是反復應力引起的疲勞，也會發(fā)生龜裂。（4）緊固部位過份緊固而產(chǎn)生機械應力過大引起龜裂。2、爬電痕跡當有機絕緣材料表面被污損而且濕潤時，表面流過漏泄電流會形成局部的、絕緣電阻較高的干燥帶，使加在這一部分上的電壓升高，從而產(chǎn)生微小放電。其結果，絕緣表面被炭化形成了導電通路，這就是爬電痕跡。如果對已產(chǎn)生爬電痕跡的絕緣子原樣放置而不顧，就會逐漸發(fā)展，最后因閃絡而引起接地短路事故。在更換產(chǎn)生有爬電痕跡的絕緣子的同時，必須設法加強對污損及受潮之類問題的管理，設法采用耐爬電痕跡性能優(yōu)良的材料等，力求防止爬電痕跡再次發(fā)生。3、漏油內(nèi)部裝有絕緣油的絕緣套管，會由于瓷套管龜裂，過大的彎曲負載引起瓷管錯位，或因密封材料老化等引起漏油。當漏油嚴重時，不僅會引起套管絕緣擊穿而且還可能對裝有套管的設備本身如變壓器、電抗器、油斷路器等造成很大的損失。因此，在萬一發(fā)現(xiàn)有漏油時，應立即調查其嚴重程度，根據(jù)情況采用必要的措施，如停止運行或更換等。通過觀察油面位置及檢查套管安裝部位四周的情況就能監(jiān)視漏油。監(jiān)視油面位置的方法（結構）隨不同的制造廠而略有差別，當油面低于油位計的可見范圍時應引起注意。還有，套管的密封材料是采用丁腈共聚物軟木和合成橡膠等有機材料，所以隨使用時間增長不可避免地會發(fā)生老化。因此必須定期檢查，每隔適當?shù)钠谙抟鼡Q密封材料。4、電暈聲音端子金具上突出部分的電暈放電、被污損的絕緣表面產(chǎn)生的沿面放電會發(fā)生可聽得見的聲音。但是絕緣子、套管的龜裂和內(nèi)部缺陷等也會成為發(fā)出