變壓器套管頭部發熱原因分析

陳翹楚

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

變壓器套管頭部發熱故障可分外部接頭發熱故障和內部接頭發熱故障。外部接頭發熱一般是接線板接觸面接觸不良引起的，接觸面未經過壓花處理或是接觸面未打磨平整存在毛刺等問題都會使接觸面接觸不良，接觸電阻增大，于是接觸部位溫度升高，導致接觸面氧化加快，并形成一層氧化膜，接觸電阻越來越大，溫度也就越來越高，如此反復，形成惡性循環，氧化膜對電阻產生反作用，致使電阻進一步加大，溫度進一步上升。接觸面發熱缺陷因發熱部位外露，容易觀測，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部故障不易發現，套管導體部分為穿纜結構，將軍帽和線纜頭通過螺紋連接，在線纜頭處有固定銷，如果高壓套管將軍帽設計不合理或者存在制造工藝方面的問題，由于螺紋和引線的連接方式比較隱蔽，外部難以發現，正常情況下，內螺紋接觸良好，接觸電阻很小，如果內螺紋尺寸配合不好，容易引起發熱，下面從兩個案例出發著重探究套管將軍帽內部發熱的問題。

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相接頭發熱，如圖1所示。對接線掌進行打磨處理投運后跟蹤測溫發現發熱現象仍存在，通過紅外成像測溫圖片進一步觀察，發現發熱點在套管內部繞組引出銅棒處。試驗研究所高試班進行北街站#2主變套管的直阻試驗，結果表明北街站#2主變110 kV側套管均存在三相套管直阻不平衡率超標準2%的情況。隨后#2主變停電處理將軍帽內部，發熱缺陷消失。

圖1 #2主變發熱成像圖

發熱分析：北街站套管頭部發熱，從測溫圖上來看，并不能區分是內部發熱還是外部發熱，第一次處理只處理了導線搭接部位，之后發熱情況并沒有得到緩解，再次測溫分析發熱部位，確定為內部發熱，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，發現仍可擰動3～4圈，證明主變套管內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，進而造成發熱現象。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。由于220 kV主變本體油枕比110 kV側套管高，在處理過程中需本體瓦斯附件的油枕閥門關閉，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，同時最好測量各相套管頭對中性點套管的直阻。

1.2 案例二

2013年，220 kV三江站#2主變停電進行檢查維護，試驗研究所高試班進行三江站#2主變套管的直阻試驗，結果表明三江站#2主變220 kV側、110 kV側套管均存在三相套管直阻不平衡率超標準2%的情況。

發熱分析：檢修人員到場檢修發現主變套管內部繞組銅棒與套管頭座內部接觸不夠緊密，留有空隙，兩者未能相互頂緊接觸，如圖2所示。隨后采用在導電桿頂與將軍帽內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現象，可以大大降低接觸電阻。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。

圖2 #2主變將軍帽內銅棒與套管頭座接觸不良

2 原因分析

從上述兩起事件來看，將軍帽內部銅棒安裝是否良好是發熱的關鍵因素，銅棒螺牙與套管頭部過松會導致接觸不良，致使接觸電阻增大，當負荷較大時，接頭發熱，接觸面局部氧化，從而形成惡性循環，最后導致主變直流電阻不合格。結合檢修規程的檢修要求，導電連接部位檢修：（1）檢查接線端子連接部位，金具應完好、無變形、無銹蝕，若有過熱變色等異常應拆開連接部位檢查處理接觸面，并按標準力矩緊固螺栓。（2）必要時檢查套管將軍帽內部接頭連接可靠，無過熱現象。（3）引線長度應適中，套管接線柱不應承受額外應力。（4）引流線無扭結、松股、斷股或其他明顯的損傷或嚴重腐蝕等缺陷，針BRDLW型套管，按照廠家要求，各電壓等級的將軍帽必須旋轉足夠的圈數才能使其與導電桿接觸面積滿足要求，每次主變停電，都要求測量三相套管的直阻，直流電阻的測量可以反映引線等載流部件的接觸是否良好，一旦發現變壓器的直阻超標，應立即對將軍帽內部進行檢查處理，以有效檢測出接觸不良的缺陷。

3 預防措施

針對主變套管將軍帽發熱，分析了近期多次套管發熱的問題，多數都是由于以上兩種原因引起的，另外還有定位銷過長，卡住將軍帽，從而導致接觸面積不足以及墊片上移導致接觸面積不足等原因引起的發熱。從以上發熱情況及處理結果分析，使用此類型套管的變壓器在生產過程中工藝上存在缺陷，易產生工藝上的偏差，因此提出如下幾方面的反事故措施：（1）加強主變套管紅外線測溫；（2）發熱嚴重的套管及時停電進行處理；（3）對未發生缺陷的同類型變壓器套管，應在停電預試時，在套管將軍帽處加裝銅皮墊，以增加導電桿與將軍帽的接觸面積。

4 結語

綜上所述，在電力系統中，變壓器承擔著重要的工作職能，只有發揮變壓器的實用價值，才能保障電力系統的平穩運行。大型變壓器的套管頭部存在發熱缺陷，為了促進電力企業的可持續發展，掌握科學的變壓器套管頭部發熱處理方法非常重要，變電部門應充分利用紅外測溫成像技術定期進行檢測，力爭在缺陷早期發現問題，及時處理。為有效預防套管發熱現象，應強化并改善制造、安裝環節的工藝。此外，檢修過程中應及時參照檢修規程的規定，盡可能消除由于檢修工藝引發的一系列事故。在已知大型變壓器套管頭部的發熱原因之后，可以采用有效的處理方法。