多起變壓器套管將軍帽發(fā)熱故障分析及處理措施

引言

變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置,變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管,使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣,同時起固定引出線的作用。但若現(xiàn)場安裝施工人員在套管安裝過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行套管廠家的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),就會導(dǎo)致繞組引出線的導(dǎo)電桿將軍帽安裝不規(guī)范,將軍帽和導(dǎo)電桿的接觸面積減少,連接不牢固、松動,引發(fā)導(dǎo)流性能下降,最終產(chǎn)生異常溫升,嚴(yán)重的會損毀導(dǎo)電桿螺紋,破壞套管密封,使套管和變壓器發(fā)生事故。

本文根據(jù)傳奇電氣(沈陽）有限公司型號為BRDLW的套管內(nèi)部結(jié)構(gòu),針對220kV瀧州站#2主變高套管B相發(fā)熱缺陷,剖析了套管將軍帽過熱的原因,提出了現(xiàn)場處理措施,并針對我局的設(shè)備提出了反事故措施。

1故障現(xiàn)象

以下是四起220kV變壓器套管發(fā)熱故障的情況,按照緊急缺陷的標(biāo)準(zhǔn)(套管頂部柱頭熱點溫度>80℃或相對溫度≥95%）,均達(dá)到緊急缺陷的上報條件。

(1）2013年9月27日,220kV興瑤站#1主變中套管9相將軍帽出線接頭溫度異常,為80C,而A相為37.4℃,B相為37.8℃,最大溫差42.6℃,當(dāng)時環(huán)境溫度30℃,負(fù)荷電流234.8A:

(2）2014年3月17日,220kV仁安站#1主變中套管9相將軍帽出線接頭溫度異常,為48.59℃,而A相為22.2℃,B相為22.7℃,最大溫差26.39c,當(dāng)時環(huán)境溫度14c,負(fù)荷電流243.2A:

(3）2016年6月28日,220kV興瑤站#1主變高套管B、9相將軍帽出線接頭溫度異常,B相套管溫度為91.6c,9相套管溫度為81.5c,而A相為42c,最大溫差49.6c,當(dāng)時環(huán)境溫度30c,負(fù)荷電流253.2A:

(4）2016年7月25日,220kV瀧州站#2主變高套管B相將軍帽出線接頭溫度異常,高達(dá)85c,而A、9相分別為47c、49c,最大溫差38℃,當(dāng)時環(huán)境溫度37℃,負(fù)荷電流175A。

2套管試驗數(shù)據(jù)

高試班在現(xiàn)場對以上四起故障的缺陷相進(jìn)行了直流電阻測試(將軍帽的固定法蘭是安裝在套管油枕里面的,導(dǎo)致無法直接對將軍帽與繞組引線接頭進(jìn)行接觸電阻測試）,結(jié)果發(fā)現(xiàn)220kV仁安站、220kV興瑤站#1主變中三相套管A、B兩相數(shù)值結(jié)果接近,9相偏大:而220kV興瑤站#1主變高三相套管三相數(shù)值相對平衡,220kV瀧州站#2主變高三相套管B相數(shù)值偏大。

根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(o/9sG114002一2011）,1600kVA以上變壓器,各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。從測試數(shù)據(jù)可知,220kV興瑤站#1主變中直阻相間差高達(dá)7%,220kV瀧州站#2主變高為3.5%,均超出規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)現(xiàn)場對將軍帽拆解處理后,各項數(shù)據(jù)均合格,而且主變重新運行后經(jīng)運行人員測溫正常。

3套管將軍帽結(jié)構(gòu)

上述四起缺陷套管都是傳奇電氣(沈陽）有限公司生產(chǎn)的,型號為BRDLW。進(jìn)行原因分析前,我們先看看傳奇電氣(沈陽）有限公司BRDLW型油紙電容套管將軍帽的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1套管將軍帽內(nèi)部結(jié)構(gòu)

BRDLW型套管為穿心式套管,繞組引線導(dǎo)電桿從套管底部經(jīng)套管中心孔從套管油枕穿出,并由定位銷將引線導(dǎo)電桿固定在油枕上方,定位銷能確保在安裝將軍帽時導(dǎo)電桿不隨將軍帽水平移動,卻能在旋緊將軍帽時不斷上移而與將軍帽通過螺紋相接,直至旋入深度也就是接觸面積滿足要求。

4故障原因分析

以220kV瀧州站#2主變高B相套管將軍帽發(fā)熱為例進(jìn)行分析。

我們在將B相套管將軍帽擰松拆卸下來后發(fā)現(xiàn),將軍帽內(nèi)螺紋及繞組引線導(dǎo)電桿外螺紋各有一個明顯且相互匹配的發(fā)熱點。對將軍帽的內(nèi)螺紋數(shù)a進(jìn)行測量,共有30圈,而將軍帽發(fā)熱點至螺紋外端的內(nèi)螺紋數(shù)b共5圈,導(dǎo)電桿發(fā)熱點至頂部外螺紋數(shù)c共15圈,如圖2、圖3所示。

由此可知,導(dǎo)電桿旋入將軍帽的螺紋圈數(shù)為b+c=15+5=20圈,也就是說將軍帽與導(dǎo)電桿的接觸面長為20圈螺紋的長度,而將軍帽的總螺紋數(shù)為30,即將軍帽與導(dǎo)電桿螺紋配合的長度占整個螺紋長度20/30=2/3,使兩者接觸面積減少了近1/3。

旋入深度不足的情況下會導(dǎo)致以下兩點問題的出現(xiàn),使設(shè)備發(fā)熱。

(1）接觸面積不足。旋入深度不滿足要求的情況下,導(dǎo)電桿與將軍帽的配合壓力不足,在負(fù)荷較小的情況下接觸面積即使不夠也不會導(dǎo)致過熱,但隨著主變運行時間的延長以及負(fù)荷的升高,接觸面積不足的問題就會暴露出來,導(dǎo)致將軍帽發(fā)熱的情況。

(2）配合壓力不足。正常滿旋入深度的情況下,導(dǎo)電桿會上升到最高并與將軍帽相接,此時定位銷穿過導(dǎo)電桿的下端以及導(dǎo)電桿定位管,并卡在定位管的活動槽最上端并阻止導(dǎo)電桿繼續(xù)上升,使將軍帽與導(dǎo)電桿的接觸面積保持最大:而且通過定位銷卡死導(dǎo)電桿的狀態(tài),可使導(dǎo)電桿將軍帽的配合壓力增大。而當(dāng)旋入深度不足時,定位銷也不會上升到最高點,就會導(dǎo)致配合壓力不足,在主變高負(fù)荷運行時,主變震動增大,此時導(dǎo)電桿會隨主變震動增強而出現(xiàn)致命的晃動,從而出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

而造成將軍帽與導(dǎo)電桿螺紋配合面積不夠的主要原因是施工單位在使用皮帶扳手安裝套管時,對此問題認(rèn)知不夠,覺得能安裝進(jìn)將軍帽即可,卻忽視了將軍帽的旋入圈數(shù)必須滿足要求,要保證引線導(dǎo)電桿的出入深度的問題。

5反事故措施

由于多起將軍帽發(fā)熱故障的套管都是傳奇電氣(沈陽）有限公司生產(chǎn)的,型號為BRDLW,該產(chǎn)品在我局的使用率非常高,這就造成我市電網(wǎng)的安全可靠運行存在較大隱患,故應(yīng)采取以下措施:

(1）加強測溫。加強對主變套管的紅外測溫工作,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)盡快上報并處理。此次運行人員及時發(fā)現(xiàn)并上報了220kV瀧州站#2主變發(fā)熱缺陷,立即安排停電消缺,避免了發(fā)熱點擴(kuò)大,降低了消缺難度。

(2）加裝在線測溫裝置。測溫人員在地面測溫時,套管油枕剛好擋住了對將軍帽的視線,導(dǎo)致從多起套管發(fā)熱故障的發(fā)熱圖均較難確定發(fā)熱點,建議在將軍帽處加裝在線測溫裝置,確保其發(fā)熱時能被及時發(fā)現(xiàn)。

(3）注重分析試驗數(shù)據(jù)。對于同類型套管,結(jié)合預(yù)試停電,發(fā)現(xiàn)直流電阻雖沒有超標(biāo),但不平衡率接近2%,也應(yīng)拆下套管將軍帽進(jìn)行檢查。

(4）咨詢廠家相關(guān)數(shù)據(jù)。針對BRDLW型套管,可咨詢傳奇電氣(沈陽）有限公司,各電壓等級的將軍帽分別在旋多少圈時才能使其與導(dǎo)電桿接觸面積滿足要求。

(5）做好備品工作。采購相關(guān)密封圈等材料作為備品,因為基本上每次拆將軍帽時都會使原有的密封圈產(chǎn)生破損,需進(jìn)行更換。

(6）做好設(shè)備驗收工作。對于新主變進(jìn)行驗收時,重點關(guān)注此類隱蔽部位的驗收。

6結(jié)語

絕緣套管是變壓器最重要的組件之一,變壓器在運行過程中易受負(fù)荷電流、工作電壓的影響,而繞組引出線的導(dǎo)電桿將軍帽安裝不規(guī)范,將軍帽和導(dǎo)電桿的接觸面積減少,連接不牢固、松動,會引發(fā)導(dǎo)流性能下降,最終產(chǎn)生異常溫升,嚴(yán)重的會損毀導(dǎo)電桿螺紋,破壞套管密封,導(dǎo)致套管和變壓器發(fā)生事故。

而套管將軍帽的內(nèi)部安裝屬于隱性工程,因此我們必須要把好驗收關(guān),必須從安裝階段介入,按照安裝使用說明書及驗收規(guī)程嚴(yán)格驗收。同時,運行人員在日常巡視時應(yīng)重點關(guān)注變壓器套管的溫度變化,及時發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷,避免發(fā)熱點擴(kuò)大。