傳奇套管將軍帽緊固專用工具的研制與應用

張均蔚 張健能 勞錦富 閆珅 徐冰涵

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東佛山 528300）

0 引言

電力變壓器是構成電網的主要設備，在電力系統中起著電壓等級變換的作用。“將軍帽”是大型電力變壓器套管帽蓋式頭部結構的俗稱，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定運行十分重要。

1 現狀問題

近些年，電力系統發生過多起變壓器運行事故，其中變壓器套管的事故率占據較大比例[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，變壓器套管發熱故障頻發，處理效果并不理想。某地區供電局共有23臺220 kV變壓器、140臺110 kV變壓器使用傳奇將軍帽。據統計，該供電局近年傳奇將軍帽套管發熱情況如圖1所示，某變電站#1主變變中B相傳奇將軍帽發熱情況如圖2所示。

圖1 某地區供電局歷年套管發熱故障情況

圖2 套管導電頭與將軍帽連接位置發熱情況

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電管中拉出，用圓柱銷將引線接頭固定到導電管長條孔上。

（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。

傳奇將軍帽部位結構如圖3所示。套管將軍帽與導電頭采用螺紋連接，變壓器引線接頭與導電頭之間的接頭最容易出現故障，發熱缺陷多發，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。根據廠家安裝指導書，72.5 kV和126 kV、630 A套管的將軍帽緊固力矩應為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，會導致兩者間壓力不足，接觸不可靠，在變壓器運行時將軍帽產生過熱現象，嚴重的會出現導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，導致其失去彈性，特別是長期運行導致溫升較大后，再拆卸重裝易造成螺絲彈性不足。此外，還可能導致定位銷銷孔破裂，導電管與將軍帽之間退絲、松動，從而產生發熱。

圖3 傳奇將軍帽密封結構圖

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，可能導致將軍帽松動或過緊，從而存在設備安全隱患；

（4）喉鉗重量較大，極易出現人員滑倒、打爆瓷瓶、工具墜落等問題，威脅設備及人身安全，對現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范不熟悉，會嚴重影響檢修效率。

2 工具設計

傳統的將軍帽拆裝工具存在工作效率低下、作業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動，確保力矩值符合廠家設計要求，提高設備的安全可靠性。

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，避免常規力矩扳手達到力矩值時才脫扣發聲，無法選擇最佳對準螺栓孔的位置。購置的數顯扭力器如圖5所示。

圖5 購置的數顯扭力器

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，用以對標插入數顯扭力器9 mm×12 mm的國標凹方頭，實現二者的配合使用，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顯扭力器連接穩固且拆卸方便，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 專用工具的優點

（1）安全可靠：鉸接銷子扳手材質為特種鋼，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旋緊緊固。使用過程不會造成人身、設備損害，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旋緊緊固，操作高效又簡單方便。

（3）經濟實用：專用工具包括鉸接扳手、數顯扭力器、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范要求。鉸接銷子扳手軸銷間距調節范圍為80～125 mm，亦可更換不同的鉸接銷子扳手與數顯扭力器組裝，可適用于南京智達等同結構套管以及其他同類型物體的緊固。

3 應用實效

本文所述傳奇套管將軍帽緊固工具已在變壓器套管發熱處理、新套管安裝等工作中應用，截至目前，完成檢修的套管將軍帽與導電頭的螺紋連接位置沒有出現發熱現象，達到了預期的效果。現場應用如圖8所示。

圖8 專用工具的現場應用

工作經驗、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節，亦可更換不同的鉸接銷子扳手與數顯扭力器組裝，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致設備損壞或檢修后發熱的缺陷問題。

這種實用工具滿足簡單、易用要求，提高了套管將軍帽發熱缺陷處理的檢修質量，減少了停電次數，提高了電網安全穩定運行質量，應用前景良好。