浅析换流变阀侧套管末屏受潮处理方法

浅析换流变阀侧套管末屏受潮处理方法

袁凯琪贾英王斌

（国网山西检修公司）

摘要：换流站换流变阀侧套管末屏出现受潮情况时一般常用烘干的方法进行解决，但随着近几年电压等级的不断上升，使得烘干等常用方法对于特高压换流变阀侧套管末屏受潮问题作用并不太明显，因此需要研究新的方法来解决出现的问题。本文主要对特高压换流变阀侧套管末屏出现受潮时处理的新方法做出分析。

关键词：特高压；换流变穿墙套管；末屏；受潮处理

一、换流变阀侧套管结构

换流变是高压直流输电工程中最关键的设备之一，阀侧套管一般是充气式或者干式套管，该类型套管的常见故障是末屏绝缘不合格。在实际工作中，换流变压器阀侧套管是重要的电力设备，其绝缘性能的好坏直接关系着套管乃至换流变压器的安全性与可靠性。在特高压直流输电的过程中，换流变阀侧套管一般是充气套管。套管本体从内到外依次是导电管、环氧树脂浸渍电容芯子、环氧玻璃纤维缠绕管、硅橡胶伞群。气体和换流变之间的油通过油气分离室进行隔离。阀侧套管末屏从油气分离室引出后并不是直接接地，而是引入分压盒，再通过阻容分压参与换流阀阀侧电压进行测量。阀侧套管末屏结构如图所示。

阀侧套管末屏

套管试验标准所规定的耐压试验如冲击试验和工频耐受试验以及操作波耐压试验，主要是在500kV的等级以上使用，用以保证大气过电压和操作过电压的绝缘水平。苛刻的运行条件要求套管具有良好的绝缘性能，要求在运行和检修的过程中能够及时准确的发现套管存在的问题并进行良好的处理，保证套管运行的安全性[1]。

二、末屏受潮的故障分析

（一）故障的出现概况

换流变压器套管事故形态主要有电容击穿爆炸、闪络、均压罩脱落、漏油等。管套故障以及异常形态包括结构不合理、下部放油塞或者密封不严、末屏接地不良、上部漏油、头部过热、介损超标、色谱超标、均压球松脱放电等。造成变压器套管事故的原因是多方面的，有制造工艺缺陷、运行维护不良、检修不合格、运行环境恶劣等。套管的大多数故障都不是在瞬间发生的，而是在绝缘状态逐渐恶劣化到一定程度后才发展成为可检测的故障，不及时进行处理就会继续恶化直到发展成为事故。通过现场检测能够有效地发现故障原因并找到缺陷，在所有的故障问题中最易受天气影响的就是末屏受潮的问题。

由于天气原因，特高压换流变阀侧套管末屏受潮情况多次出现。其中一个实例是在某换流站预试时发现022B换流变C相阀侧3.2套管末屏对地绝缘电阻的试验不及格。测试电压值为250V，测得的绝缘电阻是12千欧，测试电压大于250V时无法建立电压，其余的换流变阀侧套管末屏绝缘电阻测得值均在兆欧级别。该套管绝缘电阻、电容量及介损等均合格，再次测试之后电阻值仍然在200千欧之下，这就说明末屏可能发生了受潮问题导致阻值未达到要求。

（二）故障出现的原因

经过上述对末屏端子表面的处理之后，绝缘电阻值仍然很低，因此初步判断是内部绝缘故障。拆除末屏压紧弹簧和导电杆之后发现末屏顶针存在生锈并残留水渍等现象，这就表明末屏端子所处的油气分离室已经严重受潮，甚至可能出现了进水的情况。进一步检查后发现油气分离室顶部密封螺帽缺失，用内窥镜从密封的螺帽处探入检查发现油气分离室内部已经积污。因此可以判断此次末屏绝缘异常是由套管出厂时未安装油气分离室顶部密封螺帽导致的[2]。

该检查结果说明末屏出现了受潮的情况，找到原因只能借鉴于下次的末屏管理，由于这次的末屏是特高压换流变阀侧套管末屏，所以处理方法应有些不同。

（三）处理的方法

将末屏用热风进行加热干燥，末屏的绝缘强度得到了提高，但是热风干燥仍然存在不足之处。主要表现在两个方面：一个是末屏孔及顶部密封孔均较小，这就大大限制了进入油气分离室的风量，导致处理速度非常慢；另外一个表现是电容屏可能只是表面的几层受潮，进行热风加热之后可能导致水分蒸汽的扩散，这就导致电容屏深层受潮，使得缺陷更加严重。因此针对末屏端子安装于油气分离室这一特殊的结构，可以采取真空受潮处理，这样会使恢复速度更快，也能避免潮气扩散的危险。由此我们可以发现一个处理的新方法，即真空处理。

三、真空处理的研究

（一）方案论证

油气分离室和SF6气室之间有一道气侧密封圈，通过计算两个气室之间的压力差来判断真空处理的方法是否达到了降压的作用，这是气侧密封圈强度的论证。接下来进行油侧密封圈轻度的论证，可以测量换流变油面到阀侧套管末屏的垂直距离，根据变压器油的密度计算油侧密封圈侧压力的值，油侧密封圈是为保证运行时变压器油不渗入油气分离室的装置，当计算出的强度满足要求时说明真空处理末屏受潮的方法是可行的。

（二）方案实施

制作末屏抽真空专用接头，对该套管的油气分离室进行真空处理。主要包括真空检漏和真空干燥两个过程。首先先用无水空气冲洗分离器，清理内部污秽和杂物。下一步进行真空检漏，记录使泵运转30分钟以上的真空值。最后进行真空干燥，采用设备内部抽真空的方法可以除去残留的水分，但是从有机绝缘材料中析出的水分若也可以用抽真空的方法除去则必须进行较长时间的真空处理，具体的时间可根据绝缘状况来进行调整[3]。

（三）方法可行性的判断

在真空处理的过程中，测试电压值是500V，对末屏绝缘进行数次复测，并且在真空处理后一年再进行复试。如果仍然是500V那么就说明受潮末屏的干燥效果明显，绝缘已经恢复，满足运行的要求。

四、芯子的种类不同受到的影响有所不同

在工频高压下，受潮缺陷的芯子损耗因数最大，金属微粒缺陷芯子的电容量最小，处于中间位置的是正常电容芯子。不同缺陷管套电容芯子电容量和介质损耗因数随频率的减小而增大，不同缺陷套管电容芯子的参数增加的幅度有所不同。

总结：通过对比传统的处理方法和真空处理方法可以看出，采用真空工艺处理套管末屏受潮现象，潮气不必加热就能挥发，且套管不存在过热损坏的可能。最重要的是水分挥发后被抽出，不会向电容芯子内部扩散，避免了缺陷的扩大，因此真空处理法是特高压换流变穿墙套管末屏受潮处理的一个新方法，与加热干燥相比处理效果更好。

参考文献：

[1]颜波，马向南.特高压换流变穿墙套管末屏受潮处理新方法[J].电工技术，2017（03）：132-133.

[2]李志超.换流变压器阀侧套管绝缘故障检测技术研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[3]童翎.提高特高压直流换流站可靠性的技术应用及研究[D].华北电力大学，2015.