变压器套管缺陷分析及防范措施

介绍沙河变电站220 kV变压器套管末屏接地装置和油纸电容式套管试验情况,对变压器套管缺陷进行初步分析和返厂解体检查,认为导致该缺陷的原因为小套管与末屏虚接,变压器局部放电试验时末屏与小套管间发生放电故障,导致绝缘油色谱数据超标,并提出有针对性的防范措施。     

雷电冲击试验中特高压油纸电容式套管末屏电位升高原因分析

为分析某1 100kV特高压油纸电容式套管在进行雷电冲击试验后油中产生少量乙炔的原因,首先采用三比值法分析了油色谱数据,确定故障类型为套管内部低能量放电。然后对套管进行解体分析,发现套管末屏引线断股并有放电痕迹。最后进一步从套管末屏电位升高的角度分析了放电原因,并通过测量接地线高频阻抗,同时结合实测的电流波形,估算了末屏电位升高值。研究结果表明,接地线的高频阻抗远大于工频阻抗,这是套管在雷电冲击电压试验时末屏电位升高的重要原因之一;估算可得,特高压套管在进行雷电冲击截波试验时,套管末屏对地电位的升高值达到41kV。因此,特高压油纸电容式套管在进行雷电冲击试验时,为避免地电位抬高引起的类似故障,应增加接地线截面积、减小接地线长度并采取一点接地的方式。     

XLPE电缆内置分布式光纤的温度监测试验

为直接监测导体和绝缘层温度分布,利用Brillouin光时域反射测温技术,将感温光纤分别植入110 kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆的导体中央、绝缘屏蔽层表面和阻水带中央。在沟槽、水和回填砂中进行了7次加载阶跃电流的升温试验,得到了热电偶和光纤测得的电缆各径向和轴向温度。试验结果表明,在上述3个径向位置植入光纤是可行的,但导体光纤容易受到机械损伤,可靠性相对较低。光纤的轴向温差不超过0.22℃,比热电偶的轴向温差小,且不易受敷设环境和电流大小的影响。由于热电偶敷设深度难以控制,绝缘屏蔽层和阻水带光纤与相应径向位置热电偶的测温结果存在差异,当电缆在水中敷设时二者差异最大可达3.8℃。     

变压器升高座内部套管局部放电特高频信号传播特征

油纸电容式套管是广泛应用的变压器出线套管形式之一。目前,运行人员主要依据预防性试验对套管绝缘状态进行评估,无法对运行中的套管局部放电进行检测和识别。在仿真研究升高座内部套管局部放电特高频信号传播特征的基础上,提出了基于特高频法的变压器升高座内套管局部放电非接触式带电检测与定位方法。首先仿真研究了套管升高座内部局部放电激发电磁波信号的传播路径和传播特性,明确了升高座内部特高频信号通过套管外侧油道传播至外部空间;然后,搭建了套管试验平台,开展了套管顶部悬浮放电和套管升高座内部均压环附近悬浮放电试验,验证了套管外部特高频检测局部放电的可行性;最后,通过4通道特高频天线阵列对放电源进行定位试验,证明了升高座内部局部放电特高频信号的辐射途径。结果表明,该方法可以实现升高座内部的套管局部放电的非接触式不停电检测,对提高变压器出线套管维护水平具有重要意义。     

基于代理模型的变压器套管电容芯子电场优化计算

针对500kV 电容式变压器套管仿真分析了不同电容芯子间距和厚度下的电场分布, 并利用径向基函数(RBF)代理模型对套管电容芯子电场分布进行了优化计算,得到了套管电容芯子最优的设计参数。     

基于代理模型的变压器套管电容芯子电场优化计算

针对500kV电容式变压器套管仿真分析了不同电容芯子间距和厚度下的电场分布,并利用径向基函数(RBF)代理模型对套管电容芯子电场分布进行了优化计算,得到了套管电容芯子最优的设计参数。     

检出110千伏电容套管悬浮放电的一例

某供电局发现110千伏多油断路器上一支油纸电容式套管(型号:3600,出厂序号00170,抚顺电瓷厂,1970年2月出品)色谱不合格,油的色谱分析数据(ppm)如下: 该套管主屏的介质损合格,但局部放电测量时,试验电压40kV时,放电量为12PC,加到50kV时,放电量上升到600～800PC。于是进行解体检查,解体后发现下瓷套底部放油孔小法兰悬浮放电,     

油纸电容式穿墙套管末屏放电故障检查处理

阐述了油纸电容式穿墙套管的作用及分类,并介绍了结构及试验方法。根据一起110 kV电容式穿墙套管末屏放电的案例,介绍了现场检查处理的过程及通过试验对电容式穿墙套管的绝缘情况进行分析判断的方法。为避免类似问题,还提出了改进和注意事项。     

基于热稳定性能的主变压器油纸电容式套管介质损耗异常诊断

以一起500 kV主变压器油纸电容式套管介质损耗异常增长的故障诊断为例,介绍了基于热稳定性能的主变压器油纸电容式套管介质损耗异常诊断方法。通过热稳定性能试验,获取套管介质损耗随温度变化的规律;依据套管热稳定性能理论,诊断套管介损异常原因。该方法对于绝缘介质受潮缺陷诊断的有效性得到了验证。     

油浸纸套管电容芯子极板边缘电场分布的仿真及优化方法

在各电压等级的电容式套管中普遍存在极板边缘电场效应。极板边缘电场突变,形成局部强场区,引发极板边缘放电,对电容式套管安全运行构成威胁。目前常规的电容芯子设计方法中,采用电容串联分压模型计算电容芯子径向电场及轴向电场,但该模型仅适用计算芯子内部平均电场。现有的仿真计算中考虑了套管局部及整体的电场分布,但忽略了极板厚度及边缘形貌,对极板边缘的电场缺乏细致分析,进而使得极板边缘电场控制措施不明。利用Infolytica有限元软件,仿真分析了油浸纸套管电容芯子极板边缘不处理、极板边缘单折边、加半导体纸等3种情况下极板边缘区域的局部场强可视化分布情况。研究结果表明,极板边缘不处理情况下极板边缘场强远大于极板中部均匀场强,极板边缘单折边、敷设半导体纸可分别使得极板边缘场强下降19%、33%。极板边缘单折边及敷设半导体纸的方式均可降低边缘场强。在实际套管电容芯子设计及生产过程中,建议采用10~20 mm宽度的单折边或敷设半导体纸改善边缘电场的方法,以电场分布的均匀化、不增加芯子主体尺寸的方式,降低极板边缘电场效应,提升套管安全运行水平。     

变压器套管电场强垂直分量对操作冲击放电特性的影响

为研究变压器套管电场的强垂直分量对操作冲击放电特性的影响,对3种电场分布不同的绝缘结构开展了真型试验。在2种波前时间下,获得了50%放电电压特性曲线,同时建立了110kV油纸电容式变压器套管模型,仿真研究了3种结构的电场分布情况,并通过高速摄影仪观测了3种结构操作冲击放电的过程。结果表明:垂直电场分量通过改变电场不均匀程度会影响操作冲击放电特性;去除电容芯子使垂直电场加强的结构,在操作冲击电压下发生了滑闪放电,空气间隙击穿的迎面流注–先导过程被滑闪放电取代,与标准套管相比,由于电场均匀性提高以及滑闪放电发展受伞裙阻挡,操作冲击放电电压预计升高约11.1%。     

550 kV油纸电容式套管抗震性能的研究

为研究550 kV油纸电容式套管的抗震性能,文中首先利用静力分析及反应谱分析对其进行了抗震强度计算;其次对550 kV油纸电容式套管进行了振动台试验,测试其地震响应。最后将抗震计算的结果与振动台试验的数据相结合,对套管的抗震性能进行评估,验证了套管抗震计算的有效性。结果表明,该套管可以满足0.3 g加速度的抗震要求,具有足够的安全裕度。文中同时分析了该套管在更高抗震烈度区域的适用性,讨论了通过增加瓷件厚度提高套管抗震性能的方法。     

一起油浸式套管介损超标缺陷分析及运维措施

对一起500 kV油浸式套管介损异常增长缺陷进行分析。通过分析该套管的油化、电气试验数据和电容芯卷绕、装配记录,认为该套管电容芯子卷绕过程存在工艺问题,由此导致套管内部在高电场作用下发生局部放电,长期局部放电造成油中溶解气体超标和介质损耗缓慢增长。套管解体检查结果验证了分析的正确性,最后从运维角度提出了有效预控措施。     

油纸电容式套管的介质损耗因数分析

国内110 kV及以上变压器套管多数采用油纸电容式,虽然这种套管的绝缘水平较以前有很大的提高,但由于内部放电、过热、受潮等引起的变压器故障占变压器故障总数的很大比例。通过一个案例说明定期进行介损测量对防止套管事故的重要性,分析了套管介质损耗因数与温度、水分、电压的规律曲线,提高试验电压对有效地发现如设备进水受潮或游离老化等缺陷的必要性。     

电容屏破损缺陷局部放电过程规律特征及仿真分析

油纸电容式变压器套管因性能好、成本低而被广泛采用。当电容屏存在边缘破损工艺缺陷时易发生局部放电,进而会改变油纸绝缘性能,缩短套管使用寿命,严重时危及电网设备安全运行。为研究电容屏破损局部放电过程变化规律,明确放电发展阶段,该文搭建了缺陷套管放电实验模型分析局放过程中相位谱图、放电量等参数发展规律,并基于实验规律及流体漂移扩散理论、固体双极电荷传输理论,建立了末屏缺陷针板沿面放电过程仿真模型,结合仿真中电荷形态变化、放电时间及油纸界面电荷密度分布对电容屏破损放电过程进行阶段划分：放电初始阶段,铝箔尖端电荷聚集发生电晕放电;放电发展阶段,尖端处带电粒子在电场作用下向油纸发展,小部分达到油纸界面产生沿面放电;放电破坏阶段,经过长时间沿面放电进入油纸发生预击穿,电场强度更大使带电粒子能量更高,冲击油纸表面造成油纸表面纤维素断裂炭化形成通道。仿真结果与实验结论相对应,证明了仿真的有效性。该文的研究成果进一步阐明了油纸套管电容屏工艺缺陷局部放电的过程及机理。     

基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测

高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。     

220 kV穿墙套管末屏烧损的原因分析及故障处理

油纸电容式穿墙套管主要用于发电厂、变电站中引导高压或超高压导线穿过建筑物的墙板，作为导电载流和高压对地墙板的绝缘及机械固定用。油纸电容式穿墙套管分为立式和卧式两种，均为全密封结构，主要由油枕、瓷套、电容芯子、连接套筒、接线板等零部件组成。中介绍了2004年5月12日高压试验中发现的220kV穿墙套管(B相)末屏对地绝缘电阻仅为1．5Mn后的分析处理情况，还对今后工作提出了建议。     

基于布里渊光时域反射技术的多参数输电线路覆冰预警

因恶劣天气影响造成的输电线路覆冰将严重威胁到电网的安全稳定运行,并造成巨大的经济损失,实现准确的覆冰预警是电力系统亟待解决的问题。针对这一实际问题,为实现实时监测输电线路运行状态、及时发现并处理线路覆冰,采用布里渊光时域反射仪对武川变-察右中旗变500kV输电线路光纤复合架空地线进行在线运行状态监测,并探究利用布里渊光时域反射技术对光纤进行应力和温度监测以实现输电线路覆冰预警的可行性。数据分析表明,布里渊光时域反射仪可以在一定误差范围内准确测量光纤复合架空地线各点的温度和应力相对大小。结合输电线路覆冰时的温度、积温时间和温度日较差等温度相关参数的特性,提出综合各温度相关参数判断输电线路覆冰的条件;将本装置应用于实际输电线路在线监测,找出了被测光纤复合架空地线在2016年11月间满足该条件的具体位置和对应时间。测量结果与天气预报温度数值和变化趋势相近,表明了试验方法的准确性。     

油纸电容式高压套管的故障分析与改进

油纸电容式高压套管在运行中除严防渗漏油与受潮外,特别要密切注意末屏故障的发生,因其末屏引出接地回路中,不管是出现接触不良、放电、烧断、烧穿电容芯,在套管外表均无任何异常运行现象反映,即无法监视(未采用在线监测时),通常只依赖预防性试验或定期油色谱分析来发现。若不能及时发现最终将会发展导致套管爆炸,我公司曾发生该型套管的故障,经解体、分析、改进后,多年来一直仍在正常运行。以下介绍该套管的故障原因分析和改进方法。1简况衢州电力公司220 kV沙埠变电所,1号主变压器(型号OSFPS1-120/220)35 kV侧代号为111/1000型油纸电容…     

不同缺陷下油纸绝缘套管中氢气生成特性研究

近年来,因变压器套管故障导致的电力事故频发,严重影响了电力网的安全稳定运行。变压器套管在制造、安装以及运行过程中都可能存在内部绝缘缺陷,并在长期电热联合作用下进一步劣化,最终导致故障的发生。鉴于此,以油中氢气含量为主要研究方向,设计并制作了含有不同缺陷套管芯子,并搭建了油纸绝缘套管中氢气生成特性实验平台开展研究。研究结果表明：当纸中含水量较低时,套管油中无明显氢气产生,但在油中水分过饱和致使套管尾部出现积水的情况下,水滴表面电场畸变并发生放电,油中氢气含量呈现出先缓慢后快速的增长趋势;当套管芯子内部存在电容屏褶皱缺陷时,油中氢气含量随电压施加时间近似呈线性增长;相对于以上两种缺陷,当套管存在金属尖端缺陷时,油中氢气生产速率显著增加,并伴有连续微小气泡产生。研究结果为利用氢气传感器开展油纸套管内部缺陷监测提供了数据支撑,提升了变压器油纸套管运维智能化水平。