500 kV高壓套管出線端過熱的檢修及分析

王福政，張清平

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

電氣一次回路中經(jīng)常因接觸電阻增大而發(fā)生過熱故障，華電國際鄒縣發(fā)電廠1000 MW機(jī)組500 kV主變壓器C相高壓絕緣套管，在正常運(yùn)行期間例行紅外線測溫時發(fā)現(xiàn)出線端過熱，溫度最高達(dá)66℃，而環(huán)境溫度只有15℃。在等待停機(jī)期間繼續(xù)對過熱處進(jìn)行跟蹤觀察，未發(fā)現(xiàn)溫度有上升趨勢。機(jī)組臨時停機(jī)時對該套管進(jìn)行了檢查。

1 檢修過程

1.1 外觀檢查情況

檢查發(fā)現(xiàn)出線線路接線板與佛手接線板接觸良好，無氧化層、無過熱痕跡。佛手腕部與將軍帽圓柱接觸面良好，無氧化層和過熱痕跡。將軍帽底邊4個固定螺栓的周圍油漆表面可見過熱變黑現(xiàn)象，螺栓處的密封墊也受熱輕微炭化。根據(jù)將軍帽的外觀檢查情況進(jìn)行初步分析后，確定紅外線測溫時發(fā)現(xiàn)的過熱熱源來自將軍帽內(nèi)部，于是決定拆除將軍帽進(jìn)行檢查。

1.2 拆除將軍帽

拆除將軍帽的4個固定螺栓進(jìn)行檢查，未見異常。分離將軍帽底邊與套管頂部油箱平面間的密封膠墊后，將軍帽沿縱向活動。準(zhǔn)備旋下將軍帽時發(fā)現(xiàn)將軍帽旋轉(zhuǎn)不動，使用管鉗并加長力臂(共1 m)，仍無法拆卸。

1.3 檢修方案

會同變壓器廠與高壓套管生產(chǎn)廠家技術(shù)人員共同分析后，認(rèn)為將軍帽拆卸不動與局部過熱有直接關(guān)系，根據(jù)紅外熱圖和將軍帽底邊螺孔周圍的過熱情況，判斷為套管的穿纜線到將軍帽之間存在問題，必須進(jìn)行解體檢查。在不傷害穿纜銅頭外螺紋的前提下，對將軍帽進(jìn)行破壞性拆除，如拆除后能確認(rèn)銅頭的外螺紋完好可用且穿纜無異常，則更換將軍帽，復(fù)裝后進(jìn)行直流電阻試驗，試驗合格后投入運(yùn)行;如高壓套管穿纜系統(tǒng)已不能使用，則變壓器進(jìn)行放油，對高壓套管和穿纜進(jìn)行檢修更換。

1.4 檢修步驟

(1)在將軍帽圓柱頂部畫出十字線，用切割王沿十字線向下切割，直到內(nèi)螺紋頂部空間。

(2)通過割縫觀察，確認(rèn)了不傷害內(nèi)螺紋的允許切割厚度，用切割王沿圓柱表面保持允許厚度進(jìn)行縱向切割，直到圓柱底部。縱向切割厚度如圖1所示。

圖1 縱向切割厚度

(3)縱向4道割縫完成后，沿割縫尾部的圓周方向進(jìn)行切割。

(4)用斜鏨從頂部割縫處向下插入，脹開割縫，圓柱部分拆除完畢。

(5)由于圓柱部分拆除后仍不能旋下將軍帽，所以對底盤也進(jìn)行了切割。切割底盤時先在錐形部分切割出一個小口，將破布塞入將軍帽并充滿內(nèi)部空間，防止切割產(chǎn)生的銅屑沿套管中心孔進(jìn)入套管內(nèi)部。

(6)腐蝕情況檢查。對穿纜銅線頭部螺紋進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)銅頭的螺紋連接處有2/3發(fā)生腐蝕。將軍帽圓柱內(nèi)螺紋的同樣位置也有嚴(yán)重的腐蝕，穿纜線銅頭以下均正常。試將穿纜整體上提，整體活動正常。將軍帽內(nèi)螺紋腐蝕情況如圖2所示。

圖2 內(nèi)螺紋腐蝕情況

(7)處理螺紋缺陷。對穿纜銅頭的螺紋用板牙進(jìn)行整絲處理后，銅頭的螺紋只有輕微的損傷，可以使用。對新的將軍帽進(jìn)行清理，更換密封墊進(jìn)行復(fù)裝。經(jīng)過繞組直流電阻試驗合格后，恢復(fù)高壓引出線，變壓器投入運(yùn)行。

(8)檢驗。經(jīng)紅外線測溫檢查，修后高壓套管出線端部溫度為30℃，環(huán)境溫度為25℃。

2 原因分析

2.1 發(fā)熱原因

高壓套管出線端將軍帽與穿纜銅頭螺紋連接不良，引起出線端的接觸電阻增大，產(chǎn)生電阻熱。由于螺紋配合的2種材質(zhì)均為銅，所以，熱量傳遞至表面而被紅外檢測設(shè)備觀察到。

2.2 螺紋腐蝕情況分析

500 kV高壓套管為英國TRENCH公司產(chǎn)品，將軍帽為一整體黃銅結(jié)構(gòu)，中心穿纜線頭為紫銅。觀察將軍帽內(nèi)螺紋腐蝕情況，腐蝕區(qū)域僅限于螺紋連接的配合部分，空螺紋部分的表面呈現(xiàn)黃銅本身的金屬光澤，完全沒有腐蝕現(xiàn)象。腐蝕的螺紋間可以找到電弧燒蝕的痕跡，螺紋的牙型已被蝕平，腐蝕面可見紫銅光澤。穿纜銅頭的外螺紋在與將軍帽配合的對應(yīng)部位同樣存在腐蝕現(xiàn)象，螺紋的牙型完整，表面為粗糙的紅色，空螺紋的表面為紫銅本身的金屬光澤，無氧化銅?？梢耘卸S銅腐蝕程度遠(yuǎn)大于紫銅，內(nèi)外螺紋的缺陷是電蝕燒傷或其他原因的腐蝕形成的。穿纜銅頭螺紋腐蝕情況如表圖3所示。

圖3 穿纜銅頭螺紋腐蝕情況

2.3 螺紋連接松動的分析

按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，螺紋的連接配合必須存在一定間隙，以使螺紋連接順利進(jìn)行，在有緊固力的情況下可以實現(xiàn)單面螺紋的緊密接觸。反之，如果螺紋間存在間隙，可以認(rèn)為螺紋配合沒有緊固作用力。對于高壓套管穿纜銅頭與將軍帽間的螺紋配合同樣適用，將軍帽的螺紋部分沒有緊，使其內(nèi)外螺紋間存在間隙。

2.4 綜合分析

(1)由于將軍帽螺紋旋入的長度不足，使內(nèi)部螺紋配合的接觸面積減少，引起高壓套管電流通路的通流面積減少，電流密度增大，提高了在接觸電阻上產(chǎn)生的壓降。

(2)由于將軍帽沒有旋到底并施加一定的緊固力，內(nèi)部螺紋的配合成為松配合，不能保證內(nèi)部螺紋間的良好接觸。

(3)由于電流通路的接觸面電阻增大，負(fù)荷電流在接觸面產(chǎn)生的壓降增大，同時產(chǎn)生電阻熱。由于電流密度增大，在不規(guī)則的螺紋間隙內(nèi)產(chǎn)生電位差而引起電弧燒傷，并由點到面逐漸擴(kuò)大。

(4)由于主導(dǎo)電回路中的接觸電阻增大，部分負(fù)荷電流經(jīng)油箱外殼、4個將軍帽固定螺栓及將軍帽進(jìn)入出線，由于此路徑中4個不銹鋼螺栓的電阻率高，產(chǎn)生大量電阻熱，使螺栓周圍的漆層受熱變色(如圖4所示)。

圖4 螺栓周圍的漆層受熱變色情況

(5)由于良好接觸面不斷減少,加重了剩余接觸面的通流負(fù)擔(dān)，引起惡性循環(huán)，發(fā)熱量增加。當(dāng)變壓器的高壓繞組出線到將軍帽的導(dǎo)電回路通流面積減小到一定程度時，高壓套管出線端將因過熱發(fā)生熔斷。

3 結(jié)束語

在此次檢修中，發(fā)現(xiàn)高壓套管出線螺紋有腐蝕現(xiàn)象，在電力設(shè)備檢修工作中還沒有先例，腐蝕的原因有待進(jìn)一步分析，其檢修過程和檢修工藝具有較高的參考價值。由于在安裝變壓器時沒有旋緊將軍帽，在高壓套管出線端部造成發(fā)熱故障，所以，在變壓器的現(xiàn)場安裝和檢修工作中，應(yīng)注意每個工序的完成情況。在變壓器運(yùn)行中，應(yīng)定期進(jìn)行紅外線測溫監(jiān)督工作，及時發(fā)現(xiàn)及時處理。華電國際鄒縣發(fā)電廠由于發(fā)現(xiàn)及時，處理得當(dāng)，避免了因變壓器放全油更換高壓套管穿纜工作引起的長時間停機(jī)消缺，減少了發(fā)電損失。