（中广核新能源有限公司）
摘要：高压套管主要用于变压器、电抗器、断路器等电力设备的进出线和高压电路穿越墙体等的对地绝缘。文章主要对高压套管的分类进行分析，并探讨具体的执行方案。
关键词：高压套管；套管缺陷；套管故障；故障案例
一、高压套管的分类
1.1单一介质套管
用纯瓷或树脂绝缘，常制成穿墙套管，用于35千伏及以下电压等级。其绝缘件为管状，中部卡装或胶装法兰以便固定在穿孔墙上。法兰一般为灰铸铁，当工作电流大于1500安时常用非磁性材料以减少发热。单一绝缘套管的绝缘结构分为有空气腔和空气腔短路两类。空气腔套管用于10千伏及以下电压等级，导体与瓷套之间有空气腔作为辅助绝缘，可以减少套管电容，提高套管的电晕电压和滑闪电压。当电压等级较高时（20~30千伏），空气腔内部将发生电晕而使上述作用失效，这时采用空气腔短路结构。这种瓷套管的瓷套内壁涂半导体釉，并用弹簧片与导体接通使空气腔短路，用以消除内部电晕。但法兰附近仍可能发生电晕和滑闪。
1.2复合介质套管
以油或气体作绝缘介质，一般制成变压器套管或断路器套管，常用于35千伏以下的电压等级。复合绝缘套管的导体与瓷套间的内腔充满变压器油，起径向绝缘作用。当电压超过35千伏时，在导体上套以绝缘管或包电缆线，以加强绝缘。复合绝缘套管的导体结构有穿缆式和导杆式两种。穿缆式利用变压器的引出电缆直接穿过套管，安装方便。当工作电流大于600安时，穿缆式结构安装比较困难，一般采用导杆式结构。电容式套管由电容心子、瓷套、金属附件和导体构成。主要用于超高压变压器和断路器。其上部在大气中、下部在油箱中工作。电容式套管的电容心子作为内绝缘，瓷套作为外绝缘，也起到保护电容心子的作用。瓷套表面的电场受内部电容心子的均压作用而分布均匀，从而提高了套管的电气绝缘性能。金属附件有中间连接套筒（法兰）、端盖、均压球等。导体为电缆或硬质钢管。
1.3电容式套管
根据绝缘材料不同分为胶纸和油纸电容式套管。该套管电容心子用胶纸制造时，机械强度高，可以任何角度安装，抗潮气性能好，结构和维修简单，可不用下套管，还可将心子下端车削成短尾式，缩小其尺寸。缺点是在高电压等级时，绝级材料和工艺要求较高，心子中不易消除气隙，以致造成局部放电电压低。胶纸电容式套管由于介质损耗偏高和局部放电电压低等问题，已逐渐为油纸电容式套管所取代。采用油纸作电容心子，一般要有下瓷套，下部尺寸较大，对潮气比较敏感，密封要求高；优点是绝缘材料和工艺易于解决，介质损耗小，局部放电性能好。
二、高压套管的常见缺陷
2.1闪络与击穿故障
绝缘套管的电气性故障通常为闪络和击穿两种，区别是闪络发生在绝缘子的表面，外侧可以看到放电的痕迹，套管自身的绝缘性能没有发生改变。而击穿发生在绝缘套管的内部，通过两头连接中间的瓷体放电，此时无法从外观观察到，只有通过绝缘摇表进行测试，套管的绝缘为零，失去绝缘功能，必须进行更换处理。发生闪络的原因之一是套管表面脏污，风电场箱变设备安装位置的环境和箱变自身的密封性有关，空气中的尘土分为中性尘土，腐蚀性尘土和导电粉尘等，且尘土具有吸湿特性，如果在积尘严重的条件下套管表面的绝缘度就会有所下降，导致泄漏电流增大，使套管表面发热和电阻下降，在这种条件下如果不能及时清扫就会出现恶性循环，在电场作用下由电晕到闪络放电，造成事故。原因之二是套管表面有破损或裂纹，裂纹和破损处积尘较多时，表面电阻下降程度大，进而绝缘强度降低。另外裂纹中充满空气，由于空气介电系数小于瓷的介电系数，如果空气中存在湿气，将导致裂纹总的电场强度增大到一定的数值时空气被游离出来，造成套管表面局部放电，使套管表面进一步损坏甚至被击穿，当裂纹中进水结冰后，还会造成套管膨胀破裂甚至漏油。
2.2套管接头发热
当套管接头发热时使用远红外测温仪检查时，如果发现单项套管接头与引线连接部位温度明显高于同电压等级其他项，且温差大于10摄氏度以上或温度超过80摄氏度，说明该项套管绕组直流电阻过大。主要原因包括：第一，变压器负荷较高或当地环境温度较高导致接头的整体温度较高。第二，接头连接处接触面因氧化作用，长期运行导致接触面电阻增大。第三，接头导电部分接触面积小，引线没有良好的接触。第四，导电连接处存在放电现象。第五，接头连接处紧固不到位有松动。第六，接头的安装工艺不到位。未按照安装工序或缺少零部件。
2.3套管渗漏
套管有渗漏，主要发生在套管内部，套管头部、套管末端及安装法兰处，主要包括：第一，套管发生内渗。危害：电容型套管出现内渗时会造成套管油与本体油相混严重时可造成电容芯子缺油。第二，套管头发生渗漏。危害：套管头部负压区发生渗漏时问题尤为严重，特别是雨雪天气时将造成外部水分吸入邮箱内部的情况。第三，套管末屏装置渗漏油。第四，套管安装法兰处渗漏油。第五，套管放气堵处漏油。
三、高压套管的故障案例
3.1经过介绍：
某风电场110KV变电站广风二线跳闸，根据故障录波C相接地，当时风电场风速平均2.94M/S，风电场负荷为零，当时风电场班前会刚结束，升压站NCS系统故障告警35kV广风二线C相接地。
3.2故障分析
由于故障时刻风电场风速平均2.94M/S，风电场负荷为零，。升压站NCS系统故障告警35kV广风二线C相接地。根据分析确认设备接地后，风电场展开对35kV广风二线线路巡视，线路未发现明显接地；在对35kV广风二线箱变高压侧进行巡视检查，发现17号箱变高压侧电缆时C项高压电缆有绝缘被击穿的痕迹，拉下17号箱变的跌落保险，断开箱变的电源，做好安全措施后对箱变进一步进行检查。经过巡视检查除17号箱变高压侧电缆时C项高压电缆有绝缘被击穿的痕迹，其他设备正常，风电场35kV广风二线申请对线路进行了回复送电。
箱变更换完成对箱变做了进一步直流电阻检测，及油样检测。根据每一项绝缘检测、直流电阻检测油品化验及表面现象判断判断为箱变内高压套管被击穿导致单项接地，由于接地后产生的较大电流造成C项电缆的绝缘薄弱点被击穿。箱变内高压套管被击穿导致单项接地，由于接地后产生的较大电流造成C项电缆的绝缘薄弱点被击穿。
对箱变油样进行化验结果是烃类指标超标，说明箱变内部有拉弧情况发生。对箱变的三项绕组做直流电阻测试后结果显示三项绕组正常。怀疑是绕组至高压套管的连接部分有损伤，需要进行开盖检查。
将箱变内变压器油放至合适油位后，对高压套管进行更换，发现高压套管在箱变内侧部分有裂纹，然后对箱变进行开盖检查，未发现其它异常，由此判断油样内烃指标超标是由于高压套管在箱变内部有放电情况，导致油质发生变化。更换套管后，将变压器油通过滤油机进行过滤后经油样化验后检测合格。
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变压器套管是将变压器内部高、低压引线引到油箱外部的绝缘套管，不但作为引线对地绝缘，而且担负着固定引线的作用，变压器套管是变压器载流元件之一，在变压器运行中，长期通过负载电流，当变压器外部发生短路时通过短路电流。高压套管在制造、运输和检修过程中有可能因各种原因造成潜伏性缺陷，在长期运行过程中，受到电场和导体发热的作用、机械力与化学腐蚀及气象条件影响会逐渐产生缺陷。
四、防止高压套管事故的措施
第一，外观检查包括1）绝缘子龟裂、裙边缺损、凸缘缺损，2）螺栓、螺帽松动，3）爬电痕迹或变色痕迹，4）接线端子接头处是否变色，可以使用示温贴片或定期进行远红外成像仪进行检测。5）定期将设备停电进行清扫。第二，定期进行预防性试验，通过试验能够有效的发现绝缘整体受潮、脏污和贯穿性缺陷，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。包括绝缘电阻测量或工频交流耐压试验。绝缘电阻测量使用兆欧表，通常为2500V及以上，试验结果为不小于100兆欧。第三，如果套管间伞裙间距低于固定标准或者为了避免污闪事故发生可以通过增加硅橡胶伞裙套的措施，又称增爬群。增爬裙指采用了高温硫化硅橡胶绝缘材料，通过注射和模压制成的硅橡胶伞裙，覆盖在瓷或玻璃伞裙的上表面，通过粘合剂将它与原瓷、玻璃伞裙的上表面粘合在一起，构成组合绝缘。通过安装增爬群可以套管本体相结合，两者组合绝缘，改善瓷表面的特性和结构形状，可以有效的改善设备的防污闪能力。第四，在套管表面喷涂防污闪材料。防污闪材料也称室温硫化硅橡胶，分为RTV防污闪涂料和PRTV防污闪涂料。喷涂防污闪材料可以提高电气设备的绝缘水平。PRTV涂料具有优于RTV涂料的憎水性和憎水迁移性，同时具有一定的憎油性和良好的不粘性，以及有效寿命更长的特点。
结语
综上所述，高压套管在使用过程中经常会存在一些故障问题，针对这种情况需要结合实际故障因素采取有效的管理措施。文章通过对故障案例进行分析，从外观检查、预防性试验、间距控制与防污闪涂料应用等方案你提出一些措施建议。
参考文献：
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