220 kV變電站主變高壓套管將軍帽發(fā)熱卡澀事件分析

邢旭亮，周 剛，王 京，陳斌超，王偉嘉

（1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000；2.中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，變電設(shè)備不斷增加，而變壓器作為電網(wǎng)中的核心設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行起著決定性作用。提前發(fā)現(xiàn)變壓器隱藏性的內(nèi)部隱患，及時(shí)對(duì)變壓器的非正常現(xiàn)象進(jìn)行剖根溯源、防微杜漸，對(duì)于變壓器甚至電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全，防止事故發(fā)生和擴(kuò)大，有著極為重要的作用[1]。

220 kV 變壓器的基本結(jié)構(gòu)主要由變壓器器身、調(diào)壓裝置、油箱及冷卻裝置、保護(hù)裝置、出線套管、變壓器油等組成，其中器身主要由鐵芯、繞組、絕緣件、引線組成，冷卻裝置主要由潛油泵、風(fēng)扇、散熱器、油管路組成，而保護(hù)裝置主要由儲(chǔ)油柜、壓力釋放裝置、呼吸器、氣體繼電器及測溫裝置組成[2]。

雖然變壓器的這些配件都有發(fā)生各種故障的可能性，但長期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明，這些配件發(fā)生故障的概率相差很大。各種配件發(fā)生故障的種類也有跡可循。套管故障主要包括套管閃絡(luò)、套管過熱和均壓球懸浮放電3 個(gè)方面。以下事件為變電站發(fā)生頻次較高的故障——套管過熱。

1 事件概況

1.1 事件經(jīng)過

220 kV 變電站2 號(hào)主變于2021 年2 月22 日巡視發(fā)現(xiàn)AB相高壓套管接頭部位溫度偏高（負(fù)荷198 A、環(huán)境 溫 度19 ℃時(shí)，A 相38 ℃、B 相50 ℃、C 相30 ℃）。按照消缺安排，檢修班組于5 月27 日進(jìn)行停電消缺處理。在消缺時(shí)發(fā)現(xiàn)A、B 兩相套管將軍帽螺牙咬死無法旋出，如圖1（a）所示，經(jīng)破開將軍帽檢查，發(fā)現(xiàn)引線接頭的螺牙與將軍帽咬死，引線接頭螺牙上部約1/5 段受損，如圖1（b）所示，重新攻牙后引下接頭線徑減少，經(jīng)評(píng)估，引線接頭與將軍帽連接處存在通流能力不足隱患，對(duì)繞組線端引線接頭進(jìn)行更換處理。6月6日，引線接頭完成更換，主變復(fù)役。

圖1 將軍帽卡死原因查找

1.2 設(shè)備相關(guān)信息

變壓器相關(guān)信息，型號(hào)：SS-180000/220，出廠序號(hào)：20094S06，生產(chǎn)時(shí)間：2009年4月。

220 kV套管相關(guān)信息，型號(hào)：BRLW-252/1250-3，代號(hào)：OT651K，生產(chǎn)日期：2008年，重量580 kg。

2 處置情況

2021 年5 月27 日，檢修班組對(duì)#2 主變220 kV側(cè)A、B 兩相套管發(fā)熱進(jìn)行停電消缺處理。當(dāng)日下午工作票許可后，檢修人員對(duì)#2 主變220 kV 套管A、B 相搭接頭處做回路電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格（A 相15 μΩ，B 相17 μΩ），排除出線座與外部導(dǎo)線搭接面發(fā)熱可能。通過前期紅外測溫跟蹤，判斷發(fā)熱部位在將軍帽與引線接頭部位。檢修人員隨即開始拆除220 kV 套管A、B 相將軍帽，在旋出將軍帽的過程中，A、B 兩相套管將軍帽與高壓繞組引線接頭的螺牙均已咬死無法旋出，同時(shí)也無法恢復(fù)原狀，判斷引線頭螺牙已損壞，如繼續(xù)強(qiáng)行旋出，將嚴(yán)重?fù)p壞高壓繞組引線接頭螺牙，現(xiàn)場隨即停止工作，并做好套管頭部防水防潮措施。工區(qū)專責(zé)人員迅速將情況匯報(bào)運(yùn)檢部專責(zé)人員，并聯(lián)系相關(guān)廠家，確定檢修處置方案。經(jīng)多方查詢，套管將軍帽有備品（廠家已緊急發(fā)出），高壓繞組引線接頭無備品，須聯(lián)系廠家制作。

5 月28 日，在與主變廠家技術(shù)人員溝通，并經(jīng)運(yùn)檢部專業(yè)人員確認(rèn)后。檢修人員依照廠方提供的將軍帽整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，做好相應(yīng)防金屬屑濺落措施，對(duì)B 相將軍帽進(jìn)行外破拆除。檢查發(fā)現(xiàn)B 相高壓線圈引線頭頂部約有6 層螺牙有損傷，如圖3 所示。同時(shí)發(fā)現(xiàn)引線接頭未安裝防止間隙放電的鋁墊塊和泥巴墊。同時(shí)，由于現(xiàn)場無法確認(rèn)繞組引線接頭是否可以修復(fù)，是否安全可投運(yùn)，檢修人員按照繞組引線接頭需更換的情況提出延期申請(qǐng)，根據(jù)主變廠家回復(fù)函，該缺陷處理需要10天時(shí)間（繞組引線接頭制作5天，運(yùn)輸至現(xiàn)場2天，現(xiàn)場制作引線接頭1天，主變絕緣、局放試驗(yàn)2天）。

5 月29 日，檢修人員用同樣的外破方法將A 相套管將軍帽拆除，檢查發(fā)現(xiàn)A 相高壓線圈引線頭頂部及中間部位均有損傷，如圖2 所示，同時(shí)未安裝鋁墊塊和泥巴墊。新的將軍帽送至現(xiàn)場后，開始對(duì)A、B相引線接頭進(jìn)行攻絲處理，如圖4所示。攻絲處理完成后，如圖5、圖6所示，將新的將軍帽連接緊固，如圖7所示。

圖2 A相套管引線頭螺牙損傷情況

圖4 現(xiàn)場對(duì)損傷引線頭進(jìn)行攻絲處理

圖5 A相引線頭攻絲處理后

圖6 B相引線頭攻絲處理后

圖7 將新的將軍帽連接并緊固

5 月31 日，主變廠家現(xiàn)場技術(shù)人員到達(dá)變變站現(xiàn)場，經(jīng)主變廠家技術(shù)人員核算分析，該繞組引線接頭及將軍帽起固定引線、通流、密封作用，現(xiàn)場通過攻絲、套扣的方式，處理得當(dāng)可以解決拆裝困難的問題。但是經(jīng)處理的引線接頭，在精度上已與全新接頭存在差距，存在回裝后接觸不完全導(dǎo)致發(fā)熱的風(fēng)險(xiǎn)，建議更換故障引線接頭及將軍帽，以保證后續(xù)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6月3日下午，新制作的套管引線接頭及將軍帽送達(dá)變電站現(xiàn)場，配件至現(xiàn)場后，對(duì)配件尺寸、型號(hào)、完整度做全面檢查，并對(duì)第二日引線頭更換工作做好充分準(zhǔn)備。

6月4日，主變放油至220 kV升高座油面以下，將主變220 kV套管拆除，更換引線接頭，對(duì)套管內(nèi)部及引線進(jìn)行清潔，引線接頭制作完成后將套管裝復(fù)，調(diào)整主變油位。安裝套管同時(shí)更換將軍帽配件，并在引線頭處加裝鋁墊塊和泥巴墊。

6月5～6日，主變排氣，主變直流電阻、絕緣、耐壓、局放試驗(yàn)，結(jié)束工作票。

3 原因分析

M 型結(jié)構(gòu)套管將軍帽與引線接頭間采用螺紋連接，主載流面為螺紋接觸面，該結(jié)構(gòu)對(duì)安裝工藝要求較高，長期運(yùn)行過程中在振動(dòng)作用下套管引線接頭與將軍帽結(jié)合部位接觸不良，造成該位置電阻增大，引起局部過熱。將軍帽拆下之后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部螺牙有部分氧化痕跡，初步懷疑將軍帽持續(xù)發(fā)熱造成內(nèi)部接觸部分氧化，其連接螺紋發(fā)生漲縮變形，導(dǎo)致卡澀無法拆裝。

4 事件總結(jié)

加強(qiáng)M型套管備品備件儲(chǔ)備，梳理在運(yùn)M型套管規(guī)格，按典型套管類型配備不同規(guī)格的引線接頭，作為應(yīng)急處置備用。

加強(qiáng)在運(yùn)M型套管狀態(tài)監(jiān)測，嚴(yán)格執(zhí)行專業(yè)反措，加強(qiáng)紅外測溫等帶電監(jiān)測；新安裝的變壓器套管導(dǎo)電頭不應(yīng)采用螺紋連接結(jié)構(gòu)。

同類型套管發(fā)熱缺陷，在停電前應(yīng)準(zhǔn)備相應(yīng)規(guī)格的將軍帽和引線接頭，確保消缺備品備件齊全。

5 結(jié)束語

主變高壓套管是變壓器的核心部件，也是變壓器容易發(fā)生故障的部件之一。套管故障主要包括套管閃絡(luò)、套管過熱和均壓球懸浮放電3 個(gè)方面?，F(xiàn)場套管過熱的主要原因是引線絕緣受潮或受損而引起的導(dǎo)管分流，另外由于外部短路、長期過負(fù)荷和導(dǎo)桿接觸不良也能引起套管過熱[3]。

采用封閉母線的變壓器普遍存在套管無法進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測的現(xiàn)象，如何提高監(jiān)測手段以確保主變的可靠運(yùn)行值得進(jìn)一步研究。