套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱 外部的出线装置，起到固定引线、引线对地绝缘的 作用^[1]。如果套管出现故障不仅会造成严重的经济 损失，而且会影响设备的安全运行。常见的套管缺 陷与异常包括套管介损超标、接头过热、渗漏油和 末屏接地不良^[2]。目前内蒙古超高压供电局所管辖 的在运16座500 kV变电站内的变压器、电抗器套管 绝缘类型为油纸绝缘型，绝缘油和绝缘纸组成的复 合绝缘构成了变压器的绝缘系统。运行时套管绝 缘纸最后一层，即末屏，通常为外引铜杆接地结 构。若末屏接地不良，则会形成1个相对套管电容 很小的对地电容。根据电容串联原理，末屏与地间 将形成1个悬浮电位，导致末屏对地放电，烧毁接地 铜杆根部的绝缘物，甚至会造成套管爆炸事故^[3]。 2009年广东省某电厂1台220 kV变压器高压侧V相 套管末屏由于接地不良导致悬浮电位放电。河北衡水供电局所管辖220 kV变电站1台变压器返厂大 修后，对U相进行了感应耐压试验，发现局部放电量 异常。经检查，原因为末屏内部结构异常造成该处 接触不良导致虚接电位悬浮放电。2005年丰镇升 压站永丰Ⅰ线电抗器末屏烧损。2008年500 kV乌 海变电站1号主变压器V相35 kV低压套管末屏绝 缘烧损；500 kV汗海、德岭山变电站主变压器末屏 连接损坏。末屏事故频繁发生，严重影响主设备的 安全运行，已经引起了电力运行和检修工作人员的 高度重视。

本文对内蒙古500 kV丰泉变电站500 kV永丰 Ⅰ线电抗器高压套管末屏故障进行分析，并提出改 进措施。 1 末屏故障实例

1.1 故障概况

对内蒙古500 kV丰泉变电站500 kV永丰Ⅰ线 电抗器（5043DK）W相进行预防性试验，打开高压套 管末屏接地盖后，发现末屏有明显烧损痕迹，现场 设备损坏情况如图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 烧损的末屏

对该相高压套管进行预防性试验，并将试验结 果与历史数据进行对比，试验结果合格。具体试验 数据如表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 预防性试验数据对比

表 1 预防性试验数据对比

对该相套管取油样进行色谱分析，试验数据如 表 2所示。

表 2(Table 2)

表 2 各组分的油色谱试验数据与规程标准[4]体积分数 10-6

表 2 各组分的油色谱试验数据与规程标准[4]体积分数

从表 2试验数据可以看出，总烃、乙炔体积分数严重超标^[4]。根据试验结果及现场末屏烧损情况， 确定故障原因为套管末屏外引接地铜杆接地不良， 悬浮电位放电，导致套管油色谱异常，该故障暴露 出产品质量不佳及设计不良问题^[5]。 2 末屏改造 2.1 顶针式末屏结构缺陷

出现故障的末屏结构为顶针式结构，该类型末 屏接地方式为通过内置弹簧挤压末屏柱实现接 地。这种结构的缺点主要是：弹簧的弹性在长时 间、多次挤压过程中会逐渐减弱，若挤压力度不够 则会导致接地不良；采用该结构无法对末屏的接地 情况进行测试。 2.2 顶针式末屏结构改造

针对顶针式末屏结构缺陷，对故障末屏结构进 行了改造。首先，采用性能更好的铝合金材料代替 之前的铝质材料，既能保证良好的导电性能，又能 保证螺纹扣处结构比原结构更结实、耐用；其次，由 于目前电力设备的外部接地大多采用双接地或多 接地方式，以防止单独接地情况下接地点断裂，设 备异常而引起外壳带电，误伤工作人员或造成设备 损坏的情况，将末屏接地方式改为双接地方式，即 内接地和外接地（见图 2、图 3），增强了接地的可靠 性。

图 2(Figure 2)

图 2 末屏接地铜杆外套螺旋弹簧（末屏内接地）

图 3(Figure 3)

图 3 连接防尘帽，外接螺母（末屏外接地）

在末屏接地铜杆上进行螺纹改造，在盖好防尘 帽并垫弹簧垫片后，用螺母拧紧，与防尘帽可靠连 接（见图 4），解决了看不到末屏内部接地情况是否 良好的问题。

图 4(Figure 4)

图 4 末屏外接接地铜杆

末屏改造前出现未接地或接地不良的情况，改 造后的末屏复位后可直接测量末屏接地铜杆对地的电阻值。

图 5所示连接法兰为内空结构，与设备连接一 端用O形密封圈密封。运行过程中末屏接地铜杆从 中间穿过去，铜杆外套有螺旋弹簧。弹簧在正常状 态时其长度超过防尘帽长度，防尘帽连接法兰会挤 压弹簧，由于弹簧套在接地铜杆上，因此同时也挤 压防尘帽，防尘帽外接设备本体金属接地，即末屏 内接地，见图 4所示。固定防尘帽后，将接地铜杆外 部螺母拧至露出红色刻度线（见图 4），即能确保外 接地可靠性，即末屏外接地。

图 5(Figure 5)

图 5 末屏防尘帽连接法兰（垫O形密封圈）

（1） 采用铝合金材料，解决了材料不佳造成的 末屏结构易损坏的问题；

（2） 引入梅花触头的接地形式，解决了接地点 接地不良的问题；

（3） 增加红色刻度线指示功能，可保证末屏接 地可靠性；

（4） 使用O形密封圈密封，解决了末屏密封不 良的问题。

改造后的末屏接地可靠性大幅提高，而且为接 地试验后末屏的复位检查提供了方便，可直接测量 末屏接地铜杆对地的电阻值，以确定接地可靠性， 避免了因末屏接地不良导致的设备故障的发生。 3 结语

针对本文末屏故障实例，通过现场高压电气试 验和对套管油色谱试验结果分析，确定原因为套管 末屏外引接地铜杆接地不良，导致悬浮电位放电。 对此进行了末屏双重接地结构改造，即实现末屏内 接地和外接地，且接地情况直观可见、可测，保证了 末屏在接地试验后复位良好，运行安全稳定，为设 备的安全运行提供了有力保障。