傳奇套管將軍帽緊固專用工具的研制與應(yīng)用

張均蔚 張健能 勞錦富 閆珅 徐冰涵

（廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山供電局，廣東佛山 528300）

0 引言

電力變壓器是構(gòu)成電網(wǎng)的主要設(shè)備，在電力系統(tǒng)中起著電壓等級變換的作用?！皩④娒薄笔谴笮碗娏ψ儔浩魈坠苊鄙w式頭部結(jié)構(gòu)的俗稱，是變壓器高壓套管的一個重要部件。將軍帽安裝和檢修工藝的好壞直接影響變壓器運行的安全性[1]。若將軍帽安裝和檢修工藝不良，輕則會造成變壓器高壓側(cè)接頭溫度過高，重則可造成變壓器進水，影響變壓器的絕緣性能及安全運行。因此，提高將軍帽安裝與檢修工藝水平，對于保障變壓器的穩(wěn)定運行十分重要。

1 現(xiàn)狀問題

近些年，電力系統(tǒng)發(fā)生過多起變壓器運行事故，其中變壓器套管的事故率占據(jù)較大比例[2]。目前，傳奇電氣（沈陽）有限公司套管將軍帽（以下簡稱“傳奇將軍帽”）的使用量龐大，日常運維中，變壓器套管發(fā)熱故障頻發(fā)，處理效果并不理想。某地區(qū)供電局共有23臺220 kV變壓器、140臺110 kV變壓器使用傳奇將軍帽。據(jù)統(tǒng)計，該供電局近年傳奇將軍帽套管發(fā)熱情況如圖1所示，某變電站#1主變變中B相傳奇將軍帽發(fā)熱情況如圖2所示。

圖1 某地區(qū)供電局歷年套管發(fā)熱故障情況

圖2 套管導(dǎo)電頭與將軍帽連接位置發(fā)熱情況

套管廠家提供的將軍帽安裝步驟如下：

（1）將引線接頭連同變壓器引線從套管導(dǎo)電管中拉出，用圓柱銷將引線接頭固定到導(dǎo)電管長條孔上。

（2）先裝鋁墊圈，再裝軟木墊。

（3）把將軍帽戴在引線接頭上，用手慢慢旋入。

（4）用專用扭力扳手旋緊，扭緊扭矩如表1所示。

表1 傳奇套管將軍帽緊固力矩要求

（5）此時安裝孔可能未對準，逆時針方向回旋將軍帽，最大回旋角度60°。

（6）對準安裝孔，用扭力扳手旋緊6個將軍帽螺栓，扭矩達7.7 N·m。

傳奇將軍帽部位結(jié)構(gòu)如圖3所示。套管將軍帽與導(dǎo)電頭采用螺紋連接，變壓器引線接頭與導(dǎo)電頭之間的接頭最容易出現(xiàn)故障，發(fā)熱缺陷多發(fā)，其中一個原因是沒有合適的專用工具來按廠家要求力矩進行緊固。根據(jù)廠家安裝指導(dǎo)書，72.5 kV和126 kV、630 A套管的將軍帽緊固力矩應(yīng)為15 N·m，72.5 kV和126 kV、1 250 A套管以及252 kV套管的將軍帽緊固力矩為25 N·m。若將軍帽緊固過松，會導(dǎo)致兩者間壓力不足，接觸不可靠，在變壓器運行時將軍帽產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，嚴重的會出現(xiàn)導(dǎo)電頭與變壓器引線接頭完全融為一體；若將軍帽緊固過緊，力矩過大，容易損傷螺絲，導(dǎo)致其失去彈性，特別是長期運行導(dǎo)致溫升較大后，再拆卸重裝易造成螺絲彈性不足。此外，還可能導(dǎo)致定位銷銷孔破裂，導(dǎo)電管與將軍帽之間退絲、松動，從而產(chǎn)生發(fā)熱。

圖3 傳奇將軍帽密封結(jié)構(gòu)圖

將軍帽上下為同心但不同直徑的圓柱體，使用一般的力矩扳手進行旋緊緊固時沒有可固定的位置；如徒手旋緊，則達不到要求的扭矩。使用喉鉗或皮帶扳手扳動將軍帽杯，緊固過程中存在以下問題：

（1）會對將軍帽杯外表的漆層造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，可能造成將軍帽杯外表面不平、磨損嚴重，在高電場下產(chǎn)生電暈；

（2）用力過大時容易打滑，有誤傷工作人員的風險；

（3）安裝將軍帽時，無法對將軍帽的緊固力矩進行精確控制，易使其不符合安裝標準，可能導(dǎo)致將軍帽松動或過緊，從而存在設(shè)備安全隱患；

（4）喉鉗重量較大，極易出現(xiàn)人員滑倒、打爆瓷瓶、工具墜落等問題，威脅設(shè)備及人身安全，對現(xiàn)場人員安排要求也更高；

（5）喉鉗的操作有正向、反向之分，操作時需緊握喉鉗虎口，難度較大，若工作人員對喉鉗的操作使用規(guī)范不熟悉，會嚴重影響檢修效率。

2 工具設(shè)計

傳統(tǒng)的將軍帽拆裝工具存在工作效率低下、作業(yè)風險偏高的固有弊端，基于以上問題，本文提出了一種專用工具，能夠準確、快速地完成將軍帽的緊固，并使密封圈與將軍帽一起轉(zhuǎn)動，確保力矩值符合廠家設(shè)計要求，提高設(shè)備的安全可靠性。

2.1 扳手的選擇

考慮到將軍帽整體上下為同心但不同直徑的圓柱體，沒有可以卡扳手的位置，但連接法蘭上有螺栓安裝孔，而且螺栓安裝孔內(nèi)部是沒有螺牙的，可使用AMF鉸接銷子扳手，用于卡住將軍帽的螺栓固定孔，實現(xiàn)旋緊緊固。購置的鉸接銷子扳手如圖4所示。

圖4 購置的鉸接銷子扳手

2.2 數(shù)顯扭力器的選擇

使用AMF鉸接銷子扳手旋緊時，無法得知所用的扭矩是多少。但市面上的力矩扳手都沒有合適的卡頭可以卡住將軍帽。在滿足扭矩范圍、精度的情況下，選擇了無通信功能，接口為9 mm×12 mm凹方頭的數(shù)顯扭力器RSX-980，測量范圍為12～60 N·m，精度達到±2%。在旋緊過程中可實時掌握力矩大小，以便選擇對準最接近力矩要求的螺栓孔位置，避免常規(guī)力矩扳手達到力矩值時才脫扣發(fā)聲，無法選擇最佳對準螺栓孔的位置。購置的數(shù)顯扭力器如圖5所示。

圖5 購置的數(shù)顯扭力器

2.3 對鉸接銷子扳手手柄進行改裝

在鉸接銷子扳手的手柄后端焊接一個凸方頭，用以對標插入數(shù)顯扭力器9 mm×12 mm的國標凹方頭，實現(xiàn)二者的配合使用，如圖6所示。焊接的凸方頭兩端各有一凸起部分，用于卡位，保證了鉸接銷子扳手與數(shù)顯扭力器連接穩(wěn)固且拆卸方便，改裝組合后的工具如圖7所示。

圖6 改良后的扳手接口

圖7 工具的加工組合

2.4 專用工具的優(yōu)點

（1）安全可靠：鉸接銷子扳手材質(zhì)為特種鋼，其固定銷頭尺寸為6 mm，用于卡住將軍帽自有的螺栓安裝孔作為受力對象實現(xiàn)旋緊緊固。使用過程不會造成人身、設(shè)備損害，具有良好的安全可靠性。

（2）簡單快捷：使用前只需要將鉸接銷子扳手與數(shù)顯扭力器對接，將鉸接銷子扳手固定銷放置于將軍帽的螺絲孔中即可實現(xiàn)旋緊緊固，操作高效又簡單方便。

（3）經(jīng)濟實用：專用工具包括鉸接扳手、數(shù)顯扭力器、力矩扳手卡口，制造成本較低。成套工具僅重986 g，比15寸活動扳手（1 353 g）還要輕，可方便輕巧地在變壓器套管上使用。

（4）精確通用：數(shù)顯力矩扳手測量范圍為12～60 N·m，精度達到±2%，能有效確保力矩值達到規(guī)范要求。鉸接銷子扳手軸銷間距調(diào)節(jié)范圍為80～125 mm，亦可更換不同的鉸接銷子扳手與數(shù)顯扭力器組裝，可適用于南京智達等同結(jié)構(gòu)套管以及其他同類型物體的緊固。

3 應(yīng)用實效

本文所述傳奇套管將軍帽緊固工具已在變壓器套管發(fā)熱處理、新套管安裝等工作中應(yīng)用，截至目前，完成檢修的套管將軍帽與導(dǎo)電頭的螺紋連接位置沒有出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，達到了預(yù)期的效果。現(xiàn)場應(yīng)用如圖8所示。

圖8 專用工具的現(xiàn)場應(yīng)用

工作經(jīng)驗、熟練程度不同的員工使用喉鉗、皮帶扳手和專用工具對將軍帽進行拆裝的耗時對比如圖9所示。由此可見，使用專用工具可使將軍帽的拆裝時間減少一半以上，效果明顯。此外，熟手員工和新手員工在使用專門工具拆裝將軍帽的時間相差不大，可見專業(yè)工具操作便捷，容易上手，推廣性好。

圖9 將軍帽平均拆裝時間

4 結(jié)語

本文提出了一種傳奇套管將軍帽緊固專用工具，該工具輕便、快捷、準確、成本低，且鉸接銷子扳手軸銷間距可調(diào)節(jié)，亦可更換不同的鉸接銷子扳手與數(shù)顯扭力器組裝，以適用于不同廠家的將軍帽，具有較高的通用性；能有效解決日常維護、檢修將軍帽時由于沒有按廠家要求進行緊固而導(dǎo)致設(shè)備損壞或檢修后發(fā)熱的缺陷問題。

這種實用工具滿足簡單、易用要求，提高了套管將軍帽發(fā)熱缺陷處理的檢修質(zhì)量，減少了停電次數(shù)，提高了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行質(zhì)量，應(yīng)用前景良好。