电容式充油设备故障分析浅谈

1、电容式充油设备故障分析浅谈咎亚锋1吕爱军21华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂 云南临沧675805;2华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司 云南昆明650206摘要：电力系统运行的一些小容量充油设备，如电容式套管、电容式互感器、 电容器，因其体积相对较小、油量少、电压高、场强集中，且多处于密封状态， 无防爆装置，难以及时发现设备故障隐患，一旦发生严重故障未能及时发现，有 可能发展成严重事故，危及到主设备或邻近设备运行，给电力系统的安全、稳定 运行造成直接威胁。木文针对变压器出线套管、电容式电压互感器等电容式充油 设备的实际运行情况，浅要探讨电容式充油设备故障成因及预防建议。关键词：电容式充

2、油设备故障危害预防1引言电容式充油设备的故障有多种，轻者如外绝缘闪络、局部击穿或瓷件裂纹渗 漏油等，不会影响主设备运行，进行局部处理或更换即可恢复运行。而当设备内 部经过热、电、化反应，可能造成设备爆炸，甚至着火燃烧，爆炸时碎片还会打 坏其他设备，致使事故扩大，需要长期停电修复，带来巨大的经济损失，对系统 安全运行己经构成了一定的威胁。因此对其可能存在的故障进行分析有重要意义。2故障成因及危害2.1制造质量不良制造时设备端部密封不好，进水受潮引起内部局部放电，继而发展成沿面放 电、闪络，甚至造成爆炸。例如电容式套管电容芯子制造尺寸错误，或漏放、错 放、多放端屏卷制时造成绝缘纸和铝箔起皱折，纸层

3、间残存气泡或真空注油工艺 不良造成局部绝缘纸浸溃不充分等现象,从而形成局部放电。电容式电压互感器 端部密封不良而造成进水受潮，串级线圈对铁芯放电，绝缘支架绝缘不良造成局 部放电、局部高温过热等。这些质量缺陷会使设备在运行中发牛局部放电或局部 过热而使绝缘油分解出大量的h2和ch4气体，严重时会发生树枝状放电，产生 c2h2气体。此外放电将使绝缘老化，分解产生co和c02气体，u介质损耗增 加，引起严重设备事故。2.2外绝缘闪络由于主设备电压等级较高，电容式设备引线与外瓷套绝缘场强较强，瓷套表 面脏污，长期集聚的污垢吸收水分后，轻者会使绝缘电阻降低，容易发生闪络。 重者其表面脏污吸收水分后，导电

4、性提高，因泄漏电流增加，导致击穿的严重事 故。2.3检修、维护工艺不良由于检修工艺不良，真空注油不完善，或者密封不严造成漏油等，致使潮气 进入设备内部，造成设备绝缘受潮。在现场预防性试验吋拆接引线不当，造成局 部高温过热，或者造成末屏引线断线。系统操作过电压以及雷击过电压将引起变 压器套管、线路电容式电压互感器内部发生游离放电。若设备制造或检修过程中，设备内部绝缘油中带有气泡，当油浸到油纸中， 填充油纸中的气隙挤压出气泡。设备运行后，在交流电压场强的作用下，气泡将 首先产生局部放电，使气泡温度升高，气泡体积膨胀，局部放电将进一步加剧。 而局部放电将油分解产生更多的气体，一方面局部放电的电子电流

5、加热使油分解 气体，另一方面局部放电过程中电子的碰撞使油的分子解离出气体。另外，油中 的一些微小杂质或水分的相对介电常数都很大，在电场的作用下，很容易沿电场 方向极化定向，有利于与气泡形成“小桥”型的放电通道，使油介质击穿。2.4绝缘油性能下降少数电容式充油设备投运前，电气介损试验合格，但运行一段时间后，发现套 管介损值超标，取套管油样做90°c下进行油介损试验，发现介损值严重超标。造 成套管油介损超标的原因，比较一致的看法是油受到了污染，油受到污染造成后, 90°c油介损超标并影响整体绝缘水平下降这一现象,首先在变压器本体上发现。 有的套管、cvt也存在这一问题。2.5局

6、部放电引起设备烧毁局部放电使绝缘劣化烧损时，整个绝缘严重破坏。在正常的运行电压下，重 复的局部放电导致整体绝缘被击穿，击穿相当于对末屏电极放电，形成导电杆对 地短路，短路电流大，烧穿整个绝缘层，形成一个小洞，而且烧断接地线。短路 吋产生巨大热量，设备内油迅速气化，使瓷套内压力变得很大。电容式套管、电 压互感器设备内部一般可承受2.5个标准大气压。当设备内部故障使油纸绝缘材 料分解产气，导致压力接近或超过该极限吋，在局部放电的热、电、化学综合作 用下，最终导致爆炸，烧毁电力设备。2.6接头发热引起设备损坏接头发热一般可分为外部接头故障和内部接头故瘴。外部接头发热又分两种 情况：接线板与外部引线接

7、头连接不良引起的，因为此接头在变压器预防性试 验时经常拆接，可能会因为疏忽没有装好；导电头与接线板连接不良引起的。 这种接触不良使接触电阻增大、也使消耗功率增大，于是接头处温度升高。高温 导致接触面氧化加快，逐渐形成一层氧化膜，接触电阻越来越大，温度越来越高。 如此反复，形成恶性循环，如不及时发现，最终结果就是引线烧断，造成事故。3案例某电厂3号主变检修期间，预防性试验中测得3号主变高压套管对末屏介损 与上次测量值比较增加了近100%,电容量与出厂值比差值增大了 20.2%。并u 发现在套管接至主变的升高座处有少量漏油现象。故障特征气体的分压力已达到0.074个标准大气压，约为7.49kpao

8、考虑油 中n2的气体分压（取n2的饱和分压为0.8个标准人气压），则该设备内部气压 已达到0.874个标准大气压，约为88.56 kpao油中溶解气体已趋于饱和。加上套 管内部的油压，其内部压力已很大了。如果任其发展的话，低能放电会导致高密 度的火花放电（产生大量的气体），这将会使套管内部的故障气体急剧增加。幸 好本次检修中及时发现，否则故障气体的增多将增大套管油腔的压力，套管将有 爆炸的危险。4建议4.1重视设备的日常巡冋检查在设备巡检过程中应利用好红外成像检测这-有力工具并做好图片的保存、 分析和比较工作，红外测温热成像仪能及时有效地发现设备过热性故障和潜伏 性故障，有助于在设备故障早期发

9、现异常，避免设备异常发展为故障。例如可以 及时发现变压器的局部过热、缺油等隐患。4.2垂视电气预防性试验数据的分析电气设备预防性试验是判断电气设备能否继续投入运行、预防电气设备损坏、 保证电力系统安全运行的重要措施，是掌握电气设备“情报”的有效方法。4.3垂视套管绝缘油样色谱分析当电气试验发现异常，怀疑设备有问题时，应通过其它试验加以验证，比较 方便有效的试验是取油样做色谱分析,油色谱分析是发现套管潜伏性故障的有效 手段，因此，应当加强这方面的工作，不能削弱。除规定套管油中气体浓度注意 值外,考虑到套管属少油设备且需停电取油和故障发展快等特殊性，还应规定故 障值。4.4应垂视电容式充油设备的贮存工作电容式充油设备如果水平存放，空腔中的油将跑到瓷套内部，意味着一部分 电容屏或绕组不是浸在油里，而是暴露在空气中。如果设备底部有积水或污物， 设备水平存放，将造成积水或污物进入电容屏或绕组里面，从而留下绝缘隐患。 因此，电容式充油设备应竖立放置。4.5应重视变压器套管绝缘在线监测装置的应用及数据分析绝缘在线检测装置可以检测设备正常运行吋套管的电容值、介损值，能实时 反应设备运行状况，绝缘在线监测装置可以作为参考，若数据与以往