变压器套管头部发热原因分析

陈翘楚

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000）

0 引言

变压器套管头部发热故障可分外部接头发热故障和内部接头发热故障。外部接头发热一般是接线板接触面接触不良引起的，接触面未经过压花处理或是接触面未打磨平整存在毛刺等问题都会使接触面接触不良，接触电阻增大，于是接触部位温度升高，导致接触面氧化加快，并形成一层氧化膜，接触电阻越来越大，温度也就越来越高，如此反复，形成恶性循环，氧化膜对电阻产生反作用，致使电阻进一步加大，温度进一步上升。接触面发热缺陷因发热部位外露，容易观测，检查和处理都较为方便，与外部故障相比，变压器套管头部的内部故障不易发现，套管导体部分为穿缆结构，将军帽和线缆头通过螺纹连接，在线缆头处有固定销，如果高压套管将军帽设计不合理或者存在制造工艺方面的问题，由于螺纹和引线的连接方式比较隐蔽，外部难以发现，正常情况下，内螺纹接触良好，接触电阻很小，如果内螺纹尺寸配合不好，容易引起发热，下面从两个案例出发着重探究套管将军帽内部发热的问题。

1 案例分析

1.1 案例一

2013年，220 kV北街站#2主变110 kV套管B相接头发热，如图1所示。对接线掌进行打磨处理投运后跟踪测温发现发热现象仍存在，通过红外成像测温图片进一步观察，发现发热点在套管内部绕组引出铜棒处。试验研究所高试班进行北街站#2主变套管的直阻试验，结果表明北街站#2主变110 kV侧套管均存在三相套管直阻不平衡率超标准2%的情况。随后#2主变停电处理将军帽内部，发热缺陷消失。

图1 #2主变发热成像图

发热分析：北街站套管头部发热，从测温图上来看，并不能区分是内部发热还是外部发热，第一次处理只处理了导线搭接部位，之后发热情况并没有得到缓解，再次测温分析发热部位，确定为内部发热，随后停电检修，将主变套管头座固定的六颗螺丝松开，同时用凿刀将固定垫圈凿松，试着将主变套管头座往紧固方向拧动，发现仍可拧动3～4圈，证明主变套管内部绕组铜棒与套管头座未能完全紧固，两者未能相互紧密接触，进而造成发热现象。缺陷处理完后，恢复接线板与将军帽的连接，测试直流电阻合格。由于220 kV主变本体油枕比110 kV侧套管高，在处理过程中需本体瓦斯附件的油枕阀门关闭，防止油枕油流往套管顶部喷出，另外套管头座垫圈受损需更换，同时最好测量各相套管头对中性点套管的直阻。

1.2 案例二

2013年，220 kV三江站#2主变停电进行检查维护，试验研究所高试班进行三江站#2主变套管的直阻试验，结果表明三江站#2主变220 kV侧、110 kV侧套管均存在三相套管直阻不平衡率超标准2%的情况。

发热分析：检修人员到场检修发现主变套管内部绕组铜棒与套管头座内部接触不够紧密，留有空隙，两者未能相互顶紧接触，如图2所示。随后采用在导电杆顶与将军帽内接触面的位置加铜垫的方法在空隙处增加厚度合适的铜镀锌垫片，这样一方面可以增加导电杆和导电密封头之间的接触力，另一方面由于铜镀锌的导电性能比较好，与导电杆和导电密封头之间不存在过渡电阻不良现象，可以大大降低接触电阻。缺陷处理完后，恢复接线板与将军帽的连接，测试直流电阻合格。

图2 #2主变将军帽内铜棒与套管头座接触不良

2 原因分析

从上述两起事件来看，将军帽内部铜棒安装是否良好是发热的关键因素，铜棒螺牙与套管头部过松会导致接触不良，致使接触电阻增大，当负荷较大时，接头发热，接触面局部氧化，从而形成恶性循环，最后导致主变直流电阻不合格。结合检修规程的检修要求，导电连接部位检修：（1）检查接线端子连接部位，金具应完好、无变形、无锈蚀，若有过热变色等异常应拆开连接部位检查处理接触面，并按标准力矩紧固螺栓。（2）必要时检查套管将军帽内部接头连接可靠，无过热现象。（3）引线长度应适中，套管接线柱不应承受额外应力。（4）引流线无扭结、松股、断股或其他明显的损伤或严重腐蚀等缺陷，针BRDLW型套管，按照厂家要求，各电压等级的将军帽必须旋转足够的圈数才能使其与导电杆接触面积满足要求，每次主变停电，都要求测量三相套管的直阻，直流电阻的测量可以反映引线等载流部件的接触是否良好，一旦发现变压器的直阻超标，应立即对将军帽内部进行检查处理，以有效检测出接触不良的缺陷。

3 预防措施

针对主变套管将军帽发热，分析了近期多次套管发热的问题，多数都是由于以上两种原因引起的，另外还有定位销过长，卡住将军帽，从而导致接触面积不足以及垫片上移导致接触面积不足等原因引起的发热。从以上发热情况及处理结果分析，使用此类型套管的变压器在生产过程中工艺上存在缺陷，易产生工艺上的偏差，因此提出如下几方面的反事故措施：（1）加强主变套管红外线测温；（2）发热严重的套管及时停电进行处理；（3）对未发生缺陷的同类型变压器套管，应在停电预试时，在套管将军帽处加装铜皮垫，以增加导电杆与将军帽的接触面积。

4 结语

综上所述，在电力系统中，变压器承担着重要的工作职能，只有发挥变压器的实用价值，才能保障电力系统的平稳运行。大型变压器的套管头部存在发热缺陷，为了促进电力企业的可持续发展，掌握科学的变压器套管头部发热处理方法非常重要，变电部门应充分利用红外测温成像技术定期进行检测，力争在缺陷早期发现问题，及时处理。为有效预防套管发热现象，应强化并改善制造、安装环节的工艺。此外，检修过程中应及时参照检修规程的规定，尽可能消除由于检修工艺引发的一系列事故。在已知大型变压器套管头部的发热原因之后，可以采用有效的处理方法。