主變壓器高壓套管將軍帽缺陷分析及處理

張國穩，祁光勝

（國投甘肅小三峽發電有限公司，甘肅蘭州730050）

小峽水電站位于黃河上游干流上，電站總裝機容量230 MW。4臺主變壓器高壓套管均系國產油紙電容型套管，型號為BRDLW-126/630-3。通過對主變壓器器高壓套管長達兩年多的紅外成像監視，發現首臺投產的4#主變壓器運行穩定，而隨后投運的1#~3#主變壓器陸續出現高壓套管將軍帽過熱情況，其中2#主變壓器將軍帽溫度最高達到115℃。超出電氣設備紅外檢測診斷實施細則及圖譜分析規定上限值。在每年的預防性試驗中對各臺主變壓器都進行預防性試驗，主變壓器直流電阻均正常，未有超標現象。對此缺陷雖在檢修中按常規方法進行了多次處理，但投運后不久又陸續出現了高壓套管普遍過熱現象，給電站安全運行帶來了很大的考驗。

1 危害性分析

變壓器套管過熱嚴重時，會導致導電回路連接件燒損、熔焊或毀壞，也可能使電介質絕緣性能惡化，產生擊穿現象，釀成事故。

1）為了徹底分析及處理缺陷，防止主變壓器高壓套管燒損釀成事故，確保主變壓器的安全穩定運行。設備管理人員應用紅外熱成像技術加強了對套管的監測及分析；

2）選定將此缺陷原因分析及處理作為攻關項目。

2 原因分析及處理

分3個階段進行，以2#主變壓器紅外測溫值為例進行說明。

2.1 第一階段

2006年3月21日，紅外成像監視出2#主變壓器A相將軍帽發熱異常，溫度值見表1，對過熱后的2#主變壓器A相套管將軍帽進行解體檢查。現象：套管導電桿螺紋上存在明顯發熱氧化痕跡，接線板內螺紋亦有部分發熱氧化痕跡，導電桿穿銷過熱變色。分析：接觸電阻不良導致過熱。處理：對導電桿螺紋氧化層用棉紗蘸研磨膏順螺紋方向反復拉磨后用酒精擦拭干凈，再涂以導電膏。處理過程中變壓器套管A相密封罩緊固螺栓有一個滑絲，用10 mm絲錐攻絲后，恢復正常。處理后測試直流電阻數據合格，投運后紅外成像顯示溫度正常。

表1 2#主變壓器高壓套管將軍帽溫度值Tab.1 Temperature values of the HV bushing coupler of No.2 main transformer

2.2 第二階段

2006年5月26日，處理后僅兩個月的2#主變壓器A相套管將軍帽又出現了發熱現象，于2006年5月27日檢查發現現象相同，設備管理人員進行了認真的分析，對將軍帽導電密封頭的材質提出了懷疑，由于導電桿的材料是紫銅，如果導電密封頭的材料是鋁或者其他合金，有可能由于二者材料差異引起接觸電阻不良，但經與制造廠家傳真核實，排除了材質配合引起的接觸電阻不良引起過熱。也曾對導電桿和導電密封頭的螺紋配合進行懷疑，但現場通過測量基本上排除螺紋不配合引起過熱。由于未分析出其他原因，懷疑是上次處理不徹底引起的再次過熱。再次按照接觸電阻不良引起的過熱進行了徹底處理，處理后試驗數據合格，紅外成像顯示溫度正常。期間，根據紅外成像顯示分析，1#主變壓器高壓側A、B相套管，3#主變壓器高壓側B相套管均出現了過熱，最高溫差達30℃，溫度值見表2。均按照相同的方法進行了處理。變壓器高壓套管將軍帽接頭發熱的缺陷并未徹底消除。

表2 2#主變壓器高壓套管將軍帽溫度值Tab.2 Temperature values of the HV bushing coupler of No.2 main transformer

2.3 第三階段

2007年7月3日，紅外溫度測試顯示，2#主變壓器A相高壓側套管溫度最高達115℃，見表3，設備缺陷已升級為重大。分析清楚1#~3#主變壓器高壓側套管將軍帽接頭發熱的原因及徹底處理迫在眉睫。

圖1 2#主變壓器紅外成像圖譜Fig.1 Infrared imaging map of No.2 main transformer

2#主變壓器紅外成像圖顯示高壓側A相套管已嚴重過熱，見圖1。

表3 2#主變壓器高壓套管將軍帽溫度值Tab.3 Temperature values of the HV bushing coupler of No.2 main transformer

2007年7月3日，經申請調度2#機組退出運行，安排對2#主變壓器高壓側套管發熱進行處理，拆除A相高壓套管將軍帽密封罩。檢查情況：A相套管導電桿螺紋上存在嚴重發熱氧化痕跡，接線板內螺紋亦有發熱氧化痕跡，導電桿穿銷過熱變黑；C相套管導電桿螺紋上存在輕微發熱氧化痕跡。

2#主變壓器A相將軍帽解體發現后導電桿已過熱發黑，見圖2。

圖2 導電桿過熱Fig.2 Overheating of the conductive rod

由于在前次的處理中已排除了材質、螺紋配合不良以及接觸電阻不良等因素引起的過熱，經現場對發熱套管解體檢查現象上可以看出套管過熱嚴重。設備管理人員決定從高壓套管的結構進行分析，經與廠方聯系，了解到廠方曾對該類型高壓套管進行了改進，在對高壓套管將軍帽結構分析后，設備管理人員提出了一種懷疑，廠家是否在改進中對一些細節問題沒注意，如引線接頭定位銷孔位置沒有變動，但高壓套管密封罩孔洞變深，造成數據偏差，從而導致引線接頭與引線接頭處接觸不好。經現場詳細的觀察和測量，最后發現：廠家制造中導電桿處穿銷孔位置偏上，導致安裝后導電密封頭螺接面底部與導電桿頂部沒有接觸上，從而接觸面積減小引起發熱。結構圖見圖3。

圖3 將軍帽結構圖Fig.3 Structure of the HV bushing coupler

3 制定對策

針對發現的變壓器高壓套管結構的缺陷，設備管理人員決定采取在將軍帽導電桿與導電密封頭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電桿和導電密封頭之間的接觸力，另一方面由于銅鍍鋅的導電性能比較好，與導電桿和導電密封頭之間不存在過渡電阻不良的擔心，可以大大地降低接觸電阻。

4 對策實施

針對1#~3#主變高壓側高壓側將軍帽普遍發熱的問題，迅速成立了主變高壓側套管缺陷處理小組，首先對存在嚴重發熱的2#主變壓器高壓套管進行處理，并逐步對1#、3#主變壓器進行詳細檢查處理，由設備管理人員制定出詳細的缺陷處理計劃。按照缺陷處理計劃，2007年7月—2009年4月，在近2年的時間內，合理安排組織工作，在確保安全并條件具備前提下，利用低峰機組停運及年度檢修機組停運期間,在確保質量的情況下，圓滿地完成了1#~3#主變高壓側套管將軍帽接頭過熱缺陷處理的任務，達到了預期目標。

4.1 工序工藝

1）首先將引線接頭打開,拆下將軍帽防雨罩,進行如下處理：對導電桿螺紋氧化層用棉紗蘸研磨膏順螺紋方向反復拉磨后用酒精擦拭干凈，再涂以導電膏。對可能出現滑絲的變壓器套管密封罩緊固螺栓，用10 mm絲錐攻絲后恢復正常。

2）在導電桿與將軍帽用螺紋上緊的間隙內，先用千分尺測量厚度，然后在此間隙內塞入銅鍍鋅墊片，恢復導電桿與將軍帽的連接，并使受力均勻，以增加導電桿與將軍帽的接觸面。缺陷處理完后，恢復接線板與將軍帽的連接，測試直流電阻合格。

4.2 檢查驗證

2#主變壓器A相套管將軍帽過熱缺陷處理后紅外成像圖見圖4。

2009年4月，對1#~3#主變高壓側將軍帽發熱缺陷處理全部完成,經過半年多對主變壓器運行紅外成像測試，即使在主汛期高溫大負荷條件下，變壓器高壓套管運行溫度均正常，缺陷處理效果良好。溫度值見表4。

圖4 2#主變壓器紅外成像圖譜Fig.4 Infrared imaging map of No.2 main transformer

上述測試值均低于《帶電設備紅外診斷技術應用導則》的規定。

表4 2#主變壓器高壓套管將軍帽溫度值Tab.4 Temperature values of the HV bushing coupler of No.2 main transformer

5 結語

1）紅外成像檢測技術采用非接觸的檢測手段，具有不停電、快速、直觀、實時等優點，能有效診斷出高壓電氣設備缺陷及異常，將事故隱患消滅在萌芽狀態，避免缺陷及隱患進一步發展造成不可估量的損失。紅外成像技術和傳統預防性試驗結合是判斷高壓電氣設備缺陷的有效手段。

2）設備生產廠家對設備改進時在完成重大技術更新的同時往往會忽視一些小偏差，這些小偏差雖然簡單，但不容易引起重視，這將使設備存在先天不足，在投運后會使設備存在缺陷或隱患，甚至會造成事故。因此，設備出現缺陷及異常時應多角度去分析。

[1] 中華人民共和國電力工業部.DL/T 596-1996.電力設備預防性試驗規程[S].北京：中國電力出版社，2000.

[2] 中華人民共和國電力工業部.DL/T 664-1999.帶電設備紅外診斷技術應用導則[S].北京：中國電力出版社，1999.

[3] 陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京:中國科學技術出版社,2001.

[4] 漆柏林，李映清，魏萬紅.主變直流電阻不平衡率超標的分析及處理[J].變壓器,2006,43(2):26-27.QI Bai-lin,LI Ying-qing,WEI Wan-hong.Analysis and treatment on unbalance rate overproof for DCresistance of the main transformer[J].Transformer,2006,43(2):26-27.