徐 鹏，吴 鹏，甘 强，崔光鲁，郗 云

(1.国网江苏省电力有限公司检修分公司，南京 211102； 2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，南京 211103)

0 引言

套管是变压器的重要部件之一[1-5]，根据应用电压等级不同，变压器套管可分为纯瓷套管、充油套管和电容套管等[6-9]，目前纯瓷套管在500 kV变压器低压侧应用较为普遍[10-12]。近年来主变因套管渗油问题被迫停运事件频发，相伴随而来的设备停役与电网运行方式变更，给相关地区电网的安全稳定运行带来了压力，同时也给设备运维、检修人员带了新的难题[13-18]。

变压器套管的性能和状态是变电运检工作关注的重点，对其当前状态的精准评估以及故障的正确诊断是变电运检工作的一项重点工作[19-21]。在全社会用电量长期保持在高水平的大背景下，精确的故障诊断及相应的防范措施具有格外重要的意义[22-25]。

本研究针对3起500 kV变压器纯瓷套管漏油事件展开调查，基于多种方法的综合运用，研判了故障原因，并提出了相应的技术防范措施，有望提升相关设备的专业管理水平，对同类型设备的工艺管控、故障诊断及运行维护具有一定的指导意义。

1 事故简介

2018年5月，某500 kV变电站1号主变A相35 kV侧a套管渗油，见图1，平均一分钟一滴。现场对1号主变35 kV套管漏油情况进行检查，发现1号主变A相35 kV侧a瓷套与法兰胶装面漏油，其它两相正常，漏油相套管瓷套无明显裂纹。

图1 a瓷套漏油情况Fig.1 Oil leakage of a porcelain bushing

2020年5月，该变电站内1号主变配合3号主变扩建工程停电期间，运维人员现场巡视发现1号主变A相35 kV侧x套管根部法兰与瓷套胶合处渗油，见图2(a)；B相35 kV侧b套管与升高座密封面渗油，见图2(b)，经现场检查缺陷套管瓷套未发现明显裂纹、砂眼。

图2 套管渗油情况Fig.2 The situation of oil leakage

初步判断套管可能存在两类问题：一是套管法兰与瓷件连接面的粘接不牢固，导致密封垫圈的压紧力不足，当变压器退出运行后本体油温降低，在热胀冷缩情况下密封垫进一步收缩，密封性能不佳造成渗漏油；二是瓷套根部位置瓷件局部有破损或者裂纹，经设备运行逐步发展导致渗油，具体原因待套管瓷套拆下后进一步分析。

1号主变型号为ODFS-334000/500，出厂日期为2013年11月，于2014年5月投运；以上3只套管为同一批次产品，型号为BFW-40.5/5000，于2014年5月投运。

2 结构分析

缺陷套管为40.5 kV纯瓷套管，该套管有瓷套、半导电杆、法兰组成，瓷套内为空腔与变压器联通，半导电杆底部与变压器绕组引线相连接。其中，法兰套装在瓷套上，内部设置一道密封垫，其缝隙采用环氧填充浇注，上胶装面涂抹有玻璃胶；密封垫提供法兰与瓷套之间的密封，环氧提供瓷套和法兰之间的紧固力，玻璃胶提供防水隔离。套管密封处的剖面结构见图3。

图3 套管密封处的剖面结构Fig.3 The section structure of casing sealing

3 解体检查

3.1 a套管解体

检查A相a套管瓷套和法兰未发现明显裂纹、破损及砂眼，在法兰与瓷套上胶装面发现一处油迹，剥开表层玻璃胶封堵后发现明显油迹，见图4(a)，采用染色渗透剂喷涂下胶装面，发现与上胶装漏油位置对应处存在渗透缝隙，见图4(b)。

图4 a套管解体Fig.4 The dismantling of bushing a

将法兰局部切开，可以看出法兰与瓷套之间的环氧胶装存在明显油迹，在瓷套和法兰面之间存在一道密封垫。将法兰完全切开，未见密封槽，检查法兰和瓷套密封面，平整光滑未见异常；检查密封垫，表面完整、弹性正常，未见裂纹、老化等缺陷(切割痕迹及胶装剥离痕迹除外)，见图5。

图5 x套管解体Fig.5 The dismantling of bushing x

3.2 x套管解体

剥开A相x套管瓷套和法兰表层玻璃胶封堵后发现明显油迹。刮掉A相x套管根部法兰与瓷套胶合处防水胶，利用套管工装对套管进行组装，将漏油处完全浸入水中。

从工装气孔处充入0.2 MPa压力，观察渗漏现象，发现两处渗漏点，见图6。一处气泡冒出速度约为53个/min，另一处约为10个/min，两处渗漏点相距约3 cm。

图6 两处渗漏点Fig.6 Two leakage points

对渗漏处进行定位，随后对渗漏处法兰进行切割。检查法兰内密封垫，发现该套管采用矩形密封垫，垫圈表面有较多贯穿性裂纹，在下瓷套和法兰之间没有密封槽(限位槽)。检查法兰与瓷套之间的环氧胶装，发现铁瓷结合处的环氧浇注材料呈小块碎裂状，见图7。

图7 环氧浇注材料碎片Fig.7 The fragment of epoxy casting material

3.3 b套管检查

检查B相b套管瓷套和法兰未见异常，剥开表层玻璃胶封堵后进行密封试验。B相b套管在0.2 MPa的气压下存在一处渗漏点，每分钟约产生10个气泡。检查B相b套管底座密封垫，表面完整，未见裂纹，但弹性明显不足，老化严重，见图8。

图8 b套管底座密封垫Fig.8 The sealing washer of busing b

4 原因分析

该纯瓷套管法兰套装在瓷套上，内部设置一道密封垫，密封垫提供法兰与瓷套之间的主密封，密封面需要一定压紧力来保持密封效果。套管内部的油和外部空气之间的隔绝路径为“主密封+环氧材料+防水胶”，在主密封和环氧材料出现问题后，靠防水胶是无法阻止变压器油外渗的。

对比同类型设备其他几个厂家，主密封处均采用矩形圈或者O型圈加密封槽结构。缺陷套管的主密封为矩形垫圈无密封槽，在垫圈受力不均时容易发生移位。套管的瓷件和法兰采用树脂浇注密封结构方式，环氧浇注材料出现小块碎裂情况是因为树脂与固化剂配比及混合不均，导致浇注部位没有完全彻底固化，在产品运行后温度升高出现碎裂，最终导致密封垫局部压紧力不足。

综合以上套管结构分析、解体情况，该500 kV变压器35 kV侧套管出现渗油原因为套管质量问题。一是低压套管瓷套和法兰之间的密封结构设计不当，是本次低压套管缺陷的主要原因，该套管下瓷套和法兰之间没有密封槽(限位槽)，随着运行时间的增加，密封圈逐渐产生裂纹、破损或者变形，造成渗油缺陷；二是套管法兰与瓷套胶装过程控制存在问题，导致它们之间的密封垫压紧力不足或压紧力局部不足，导致主密封失效，进而发生套管胶装面渗漏油；三是B相35 kV侧b套管与升高座密封面渗油是因为瓷套与变压器法兰之间的密封垫老化，导致此处密封性能不足造成逐步渗油。

5 结 论

本研究针对3起500 kV变压器纯瓷套管漏油事件展开调查，通过结构分析和解体检查，得出该变压器低压侧套管漏油主要原因为套管质量问题，属于家族性缺陷。为避免此类事故再次发生，提升设备运行可靠性，提出如下防范措施：

1)加强同类型同批次套管巡视，重点关注渗漏油现象，开展红外精确测温，做好排查工作，提升主变安全运行水平。

2)及时消除隐患，梳理在运同厂、同批次套管，宜结合主变停电工作将同厂、同批次所有低压套管全部更换。

3)厂家应优化生产工艺，瓷套和法兰之间宜增设密封槽(限位槽)；改进环氧胶装工艺，做好套管生产工艺过程控制和套管工厂内检漏。

4)在未确认厂家改进生产工艺、技术措施之前，应慎重采购该型纯瓷套管。