變壓器套管頭部發(fā)熱原因分析

陳翹楚

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

變壓器套管頭部發(fā)熱故障可分外部接頭發(fā)熱故障和內(nèi)部接頭發(fā)熱故障。外部接頭發(fā)熱一般是接線板接觸面接觸不良引起的，接觸面未經(jīng)過(guò)壓花處理或是接觸面未打磨平整存在毛刺等問(wèn)題都會(huì)使接觸面接觸不良，接觸電阻增大，于是接觸部位溫度升高，導(dǎo)致接觸面氧化加快，并形成一層氧化膜，接觸電阻越來(lái)越大，溫度也就越來(lái)越高，如此反復(fù)，形成惡性循環(huán)，氧化膜對(duì)電阻產(chǎn)生反作用，致使電阻進(jìn)一步加大，溫度進(jìn)一步上升。接觸面發(fā)熱缺陷因發(fā)熱部位外露，容易觀測(cè)，檢查和處理都較為方便，與外部故障相比，變壓器套管頭部的內(nèi)部故障不易發(fā)現(xiàn)，套管導(dǎo)體部分為穿纜結(jié)構(gòu)，將軍帽和線纜頭通過(guò)螺紋連接，在線纜頭處有固定銷，如果高壓套管將軍帽設(shè)計(jì)不合理或者存在制造工藝方面的問(wèn)題，由于螺紋和引線的連接方式比較隱蔽，外部難以發(fā)現(xiàn)，正常情況下，內(nèi)螺紋接觸良好，接觸電阻很小，如果內(nèi)螺紋尺寸配合不好，容易引起發(fā)熱，下面從兩個(gè)案例出發(fā)著重探究套管將軍帽內(nèi)部發(fā)熱的問(wèn)題。

1 案例分析

1.1 案例一

2013年，220 kV北街站#2主變110 kV套管B相接頭發(fā)熱，如圖1所示。對(duì)接線掌進(jìn)行打磨處理投運(yùn)后跟蹤測(cè)溫發(fā)現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象仍存在，通過(guò)紅外成像測(cè)溫圖片進(jìn)一步觀察，發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)在套管內(nèi)部繞組引出銅棒處。試驗(yàn)研究所高試班進(jìn)行北街站#2主變套管的直阻試驗(yàn)，結(jié)果表明北街站#2主變110 kV側(cè)套管均存在三相套管直阻不平衡率超標(biāo)準(zhǔn)2%的情況。隨后#2主變停電處理將軍帽內(nèi)部，發(fā)熱缺陷消失。

圖1 #2主變發(fā)熱成像圖

發(fā)熱分析：北街站套管頭部發(fā)熱，從測(cè)溫圖上來(lái)看，并不能區(qū)分是內(nèi)部發(fā)熱還是外部發(fā)熱，第一次處理只處理了導(dǎo)線搭接部位，之后發(fā)熱情況并沒(méi)有得到緩解，再次測(cè)溫分析發(fā)熱部位，確定為內(nèi)部發(fā)熱，隨后停電檢修，將主變套管頭座固定的六顆螺絲松開，同時(shí)用鑿刀將固定墊圈鑿松，試著將主變套管頭座往緊固方向擰動(dòng)，發(fā)現(xiàn)仍可擰動(dòng)3～4圈，證明主變套管內(nèi)部繞組銅棒與套管頭座未能完全緊固，兩者未能相互緊密接觸，進(jìn)而造成發(fā)熱現(xiàn)象。缺陷處理完后，恢復(fù)接線板與將軍帽的連接，測(cè)試直流電阻合格。由于220 kV主變本體油枕比110 kV側(cè)套管高，在處理過(guò)程中需本體瓦斯附件的油枕閥門關(guān)閉，防止油枕油流往套管頂部噴出，另外套管頭座墊圈受損需更換，同時(shí)最好測(cè)量各相套管頭對(duì)中性點(diǎn)套管的直阻。

1.2 案例二

2013年，220 kV三江站#2主變停電進(jìn)行檢查維護(hù)，試驗(yàn)研究所高試班進(jìn)行三江站#2主變套管的直阻試驗(yàn)，結(jié)果表明三江站#2主變220 kV側(cè)、110 kV側(cè)套管均存在三相套管直阻不平衡率超標(biāo)準(zhǔn)2%的情況。

發(fā)熱分析：檢修人員到場(chǎng)檢修發(fā)現(xiàn)主變套管內(nèi)部繞組銅棒與套管頭座內(nèi)部接觸不夠緊密，留有空隙，兩者未能相互頂緊接觸，如圖2所示。隨后采用在導(dǎo)電桿頂與將軍帽內(nèi)接觸面的位置加銅墊的方法在空隙處增加厚度合適的銅鍍鋅墊片，這樣一方面可以增加導(dǎo)電桿和導(dǎo)電密封頭之間的接觸力，另一方面由于銅鍍鋅的導(dǎo)電性能比較好，與導(dǎo)電桿和導(dǎo)電密封頭之間不存在過(guò)渡電阻不良現(xiàn)象，可以大大降低接觸電阻。缺陷處理完后，恢復(fù)接線板與將軍帽的連接，測(cè)試直流電阻合格。

圖2 #2主變將軍帽內(nèi)銅棒與套管頭座接觸不良

2 原因分析

從上述兩起事件來(lái)看，將軍帽內(nèi)部銅棒安裝是否良好是發(fā)熱的關(guān)鍵因素，銅棒螺牙與套管頭部過(guò)松會(huì)導(dǎo)致接觸不良，致使接觸電阻增大，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，接頭發(fā)熱，接觸面局部氧化，從而形成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致主變直流電阻不合格。結(jié)合檢修規(guī)程的檢修要求，導(dǎo)電連接部位檢修：（1）檢查接線端子連接部位，金具應(yīng)完好、無(wú)變形、無(wú)銹蝕，若有過(guò)熱變色等異常應(yīng)拆開連接部位檢查處理接觸面，并按標(biāo)準(zhǔn)力矩緊固螺栓。（2）必要時(shí)檢查套管將軍帽內(nèi)部接頭連接可靠，無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象。（3）引線長(zhǎng)度應(yīng)適中，套管接線柱不應(yīng)承受額外應(yīng)力。（4）引流線無(wú)扭結(jié)、松股、斷股或其他明顯的損傷或嚴(yán)重腐蝕等缺陷，針BRDLW型套管，按照廠家要求，各電壓等級(jí)的將軍帽必須旋轉(zhuǎn)足夠的圈數(shù)才能使其與導(dǎo)電桿接觸面積滿足要求，每次主變停電，都要求測(cè)量三相套管的直阻，直流電阻的測(cè)量可以反映引線等載流部件的接觸是否良好，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器的直阻超標(biāo)，應(yīng)立即對(duì)將軍帽內(nèi)部進(jìn)行檢查處理，以有效檢測(cè)出接觸不良的缺陷。

3 預(yù)防措施

針對(duì)主變套管將軍帽發(fā)熱，分析了近期多次套管發(fā)熱的問(wèn)題，多數(shù)都是由于以上兩種原因引起的，另外還有定位銷過(guò)長(zhǎng)，卡住將軍帽，從而導(dǎo)致接觸面積不足以及墊片上移導(dǎo)致接觸面積不足等原因引起的發(fā)熱。從以上發(fā)熱情況及處理結(jié)果分析，使用此類型套管的變壓器在生產(chǎn)過(guò)程中工藝上存在缺陷，易產(chǎn)生工藝上的偏差，因此提出如下幾方面的反事故措施：（1）加強(qiáng)主變套管紅外線測(cè)溫；（2）發(fā)熱嚴(yán)重的套管及時(shí)停電進(jìn)行處理；（3）對(duì)未發(fā)生缺陷的同類型變壓器套管，應(yīng)在停電預(yù)試時(shí)，在套管將軍帽處加裝銅皮墊，以增加導(dǎo)電桿與將軍帽的接觸面積。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，變壓器承擔(dān)著重要的工作職能，只有發(fā)揮變壓器的實(shí)用價(jià)值，才能保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。大型變壓器的套管頭部存在發(fā)熱缺陷，為了促進(jìn)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，掌握科學(xué)的變壓器套管頭部發(fā)熱處理方法非常重要，變電部門應(yīng)充分利用紅外測(cè)溫成像技術(shù)定期進(jìn)行檢測(cè)，力爭(zhēng)在缺陷早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理。為有效預(yù)防套管發(fā)熱現(xiàn)象，應(yīng)強(qiáng)化并改善制造、安裝環(huán)節(jié)的工藝。此外，檢修過(guò)程中應(yīng)及時(shí)參照檢修規(guī)程的規(guī)定，盡可能消除由于檢修工藝引發(fā)的一系列事故。在已知大型變壓器套管頭部的發(fā)熱原因之后，可以采用有效的處理方法。