變壓器中性點套管接線板異常發(fā)熱處理研究

于守彪

摘 要：某公司主變壓器運行中紅外成像檢測時，發(fā)現(xiàn)C相中性點套管頂部柱頭與接地引線接線板間溫度異常升高，為了保障變壓器的安全運行，隨即采取相關控制措施，將溫度控制在有效范圍內(nèi)，堅持運行5個月。文章針對上述重大缺陷，從發(fā)現(xiàn)到解決，探討有關措施的制定、執(zhí)行及處理方法。

關鍵詞：中性點套管;發(fā)熱;檢查與處理

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）11-049-02

DOI號：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.023

套管作為變壓器的重要組成部分，起絕緣和固定導桿的作用，觸面存在接觸不良，容易導致套管局部發(fā)生過熱缺陷，嚴重時引起套管內(nèi)部電容芯子損壞擊穿、引線變形燒斷，甚至爆炸破損，造成變壓器損壞。

主變壓器中性點套管是由西安西電高壓電瓷有限責任公司2007年生產(chǎn)的油紙電容式套管，型號為BRW-40.5/16000-4。對主變壓器紅外成像檢測時，發(fā)現(xiàn)C相中性點套管頂部柱頭與接地引線接線板處溫度達到82℃～88℃（環(huán)境溫度26.8℃），并有上升趨勢，A、B相接線板處溫度分別為51℃、49.5℃。當發(fā)現(xiàn)異常缺陷后，立即組織進行故障點的分析并采取了相關控制措施，將溫度控制在有效范圍內(nèi)，避免熱傳導至將軍帽以下，造成套管事故的發(fā)生。由于各項防控措施的有效執(zhí)行，機組堅持運行了5個月。

1 異常分析

發(fā)現(xiàn)溫度異常后，立即組織對C相中性點套管接線板進行近距離檢查，通過望遠鏡觀察，接線板四條固定螺栓彈簧墊處于壓平狀態(tài)，螺栓緊固，對套管本體進行紅外成像，本體溫度36.6℃，套管本體和末屏處無異常發(fā)熱點，套管本體油位正常、無滲漏油現(xiàn)象。

查閱試驗報告，2019年11月對主變壓器進行了狀態(tài)評估，將繞組的直流電阻、繞組連同套管的介質損耗及電容量、套管的介質損耗及電容量、末屏對地的絕緣電阻的測試、繞組的泄漏電流測量、局部放電試驗及油的含氣量、油介損試驗數(shù)據(jù)與歷次值對比、分析，符合《大唐集團公司電力設備交接和預防性試驗規(guī)程》的要求，歷次套管絕緣油色譜分析，各項指標均合格、無異常[1]。

2 故障點定位

依據(jù)《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》，通過對發(fā)熱點的對比分析，發(fā)現(xiàn)套管接線板發(fā)熱屬于電流致熱型金屬與金屬部件連接處的發(fā)熱，不屬于套管本身柱頭的異常發(fā)熱，將軍帽以下部位無發(fā)熱異?，F(xiàn)象。根據(jù)電流致熱型設備缺陷診斷依據(jù)，計算相對溫差δ來確定缺陷的性質，相對溫差δ=T1-T2/T1-T0×100%。其中，T1為發(fā)熱點溫度，T2為正常點溫度，T0為環(huán)境溫度。取當時溫度T1=85℃、T2=49.5℃、T0=26.8℃，δ=61%，判定屬于一般性缺陷，接線板處接觸電阻過大導致異常發(fā)熱[2]。如果采取相關措施，溫度能夠得到有效控制，不再繼續(xù)惡化，設備可以繼續(xù)運行，不需要立即停機，發(fā)熱點如圖1所示。

3 運行監(jiān)督措施的制定與實施

在對故障點位置及性質進行定性后，如果現(xiàn)在不停機處理，必須采取降溫控制措施來保障變壓器的正常運行，避免由于套管事故造成機組非停事故發(fā)生。

3.1 點檢監(jiān)督措施

利用絕緣桿在接線板表面結合處涂抹導電膏，融化后封閉氧化層，減少與空氣的接觸，防止氧化加劇。在接線板處加裝一路儀用壓縮空氣管，將壓縮空氣管固定在500KV絕緣桿上，同時同向安裝一個軸流風機（緊急備用），通過加速空氣流動進行冷卻，將溫度控制在65℃以下（以便留有更長的緩沖處理時間）。

為避免變壓器套管損壞事故發(fā)生，縮短紅外成像檢測周期。根據(jù)機組負荷規(guī)律制定相應的檢查時間，每天早中晚檢測三次。當溫度持續(xù)超過95℃并有升高趨勢時，及時跟中調溝通聯(lián)系，將停機檢查;當溫度超過130℃時，缺陷已發(fā)展為緊急缺陷，必須立即停機。每天測量一次中性點接地電流，分析接地運行情況。

3.2 運行監(jiān)督措施

運行人員注意監(jiān)視發(fā)電機定子電壓、電流三相平衡不超過額定電流，零序電壓、負序電流無明顯增大，變壓器電流不超額定電流。

運行人員每班對主變壓器進行檢查測溫兩次，應檢查以下項目，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報發(fā)電部，通知設備部電氣點檢：

主變壓器C相運行聲音正常;上層油溫不超過85℃，并與DCS遙測溫度比較無明顯誤差;C相中性點充油套管完整，油位指示不得低于油位計的1/3，變壓器各部位無滲、漏油現(xiàn)象;各引線接頭無放電現(xiàn)象。

4 措施的優(yōu)化調整

加裝一路壓縮空氣后，經(jīng)過1個月的紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，當環(huán)境溫度低于32℃且負荷低于550MW時，溫度最高點≤63℃;當環(huán)境溫度達到34℃、負荷在580MW～600MW時，溫度最高點達到67℃，基本每2～3天要調整一次出風口的位置來尋找最佳冷卻位置點。而且正處于夏季高溫期，隨著環(huán)境溫度的升高，發(fā)熱點溫度在60℃～65℃區(qū)間內(nèi)持續(xù)時間較長。為了能在夏季大負荷期間將溫度控制在65℃以下，一路冷卻已不能滿足現(xiàn)場需求。

如果在接線板對向引入另一路壓縮空氣來冷卻，絕緣桿的長度有限，位置調整不好，會造成風向對流，風速相互抵消，反而降低冷卻效果。經(jīng)過反復試驗，將壓縮空氣管從絕緣桿內(nèi)穿過，一側頭部開成十字口并用8號鐵絲折成七字彎頭一起固定，近距離調整好角度后，將其固定在附近的支架上，能夠有效控制跑偏程度、增加冷卻面積，使得冷卻點和面相重合，提升冷卻效果。

兩路冷卻管安裝后，7至9月份在最高環(huán)境溫度39.3℃、負荷600MW時，發(fā)熱點溫度最高點63℃，與AB相相差5℃左右，其余負荷段均處在33℃～55℃之間，并且冷卻點的位置一直處于固定狀態(tài)未進行新的調整。9月底隨著環(huán)境溫度的降低，發(fā)熱點溫度控制在23℃～36℃之間，與其他兩相溫差在2℃～5℃左右。

從發(fā)現(xiàn)異常溫升、采取相關措施到機組停運，共計5個月的時間里，經(jīng)過不斷檢查、測溫、分析、調整、優(yōu)化、再檢查、再調整的循環(huán)方式，并且每天都進行參數(shù)比較和設備劣化分析，將異常點溫度有效控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保障了變壓器套管的安全運行。

5 檢修消缺

機組停機后對中性點套管進行全面檢查，首先，拆卸之前對4條固定螺栓進行檢查，螺栓緊固無松動，并與A、B相進行對比，從表面上排除了上次檢修完螺栓未緊固到位引起異常溫升。

使用雙臂電橋對三相接線板直流電阻進行測試對比，分別測量A、B、C三相中性點套管頂部柱頭與接線板之間的直流電阻，判斷三相的接觸情況及氧化程度，分別為7、7、9uΩ，三相互查不明顯。

然后拆除C相接線板，發(fā)現(xiàn)左上部及右下部局部發(fā)黑，導電膏表面干澀分裂成花紋狀。用酒精清擦表面的導電膏，檢查發(fā)現(xiàn)左上部螺栓孔外側局部有被電腐蝕現(xiàn)象，被腐蝕部分已經(jīng)凸凹不平。使用金相砂紙打磨表面去除氧化層后，使用金屬檢測儀進行材質分析，套觀側柱頭接線板為黃銅，表面鍍有一層錫而且局部已漏銅，而引線側接線板為純鋁材質，說明兩接線板之間沒有使用銅鋁過渡，銅板表面鍍錫直接相連。

銅鋁兩種金屬的電化性質不同，如果將其直接連接，一旦遇水、二氧化碳及其他雜質形成的電解液時，就形成了一種化學電池，即所謂的電化腐蝕。這樣就會引起銅鋁之間接觸不良，接觸電阻增大。當有電流通過時，將使接頭部位溫度升高，而溫度升高更加速了腐蝕，增加了接觸電阻，造成惡性循環(huán)。由于主變上方空冷島散熱管束每年5月就開始一直沖洗，給本來就有隱患的接頭營造了一個電化學反應環(huán)境，經(jīng)過長期反應，最終導致接觸面發(fā)生腐蝕，局部接觸面減小、接觸電阻增大，破壞了溫度平衡，造成異常發(fā)熱。

發(fā)現(xiàn)異常之后，用酒精清擦A、B相套管接線板表面的導電膏，檢查表面存在輕微氧化，用金相砂紙打磨表面后恢復正常。

對C相接線板腐蝕點進行打磨拋光后，重新進行表面燙錫處理，三相之間加裝2mm×100mm×100mm的銅鋁過渡片，表面涂導電膏，同時更換為不銹鋼螺栓。使用雙臂電橋測量A、B、C三相中性點套管接線板直流電阻，分別為2、3、3uΩ，直流電阻明顯降低。

為了進一步確認套管的完好性，打開C相中性點套管末屏，測量末屏對地絕緣電阻，測量值為3.58GΩ，符合不小于1G歐的要求[1]。同時取油樣進行絕緣油色譜分析，檢查套管內(nèi)部是否發(fā)生異常放電。分析數(shù)據(jù)總烴值13.7ul/L、氫氣113ul/L、無乙炔，符合《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》要求[3]。

機組啟動并網(wǎng)后對其進行紅外成像檢測，A、B、C三相溫度為1、2、1℃（機組負荷420MW，環(huán)境溫度-5℃），套管運行正常。

6 結語

變壓器套管在拆接引線過程中，要密切注意檢查各金屬部位連接是否良好、接觸面是否光滑平整，接引線前接觸表面應打磨光滑，銅接觸面應做燙錫處理，然后涂一層導電膏，銅鋁結合面使用銅鋁過渡片連接，減小接觸電阻，避免發(fā)生電腐蝕引起過熱異?，F(xiàn)象。紅外成像技術是檢測電氣設備異常發(fā)熱的有效手段，合理制定檢測計劃能夠及時發(fā)現(xiàn)異常并采取有效措施，防止事故擴大化，保證設備的安全運行。文章從重大隱患的發(fā)現(xiàn)到控制，再到解決，堅持機組帶病運行5個月，有力保障了設備的安全運行，為以后解決同類異常過熱現(xiàn)象的處理提供了依據(jù)和實例，值得借鑒。

參考文獻

[1] Q/CDT 107 001-2005.大唐集團公司電力設備交接和預防性試驗規(guī)程[S].北京：中國大唐集團公司，2005.

[2] DL/T 664-2016.帶電設備紅外診斷應用規(guī)范[S].北京：國家能源局，2017.

[3] DLT 722-2014.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].北京：國家能源局，2015.