750 kV高压电抗器套管将军帽发热分析及处理

王德忠，赵小强，马 巍，韩汝磊，王 岐

（国网甘肃省电力公司超高压公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

在电力系统中，高压电抗器具有吸收容性无功功率、抑制谐波电流、限制合闸涌流等功能，是变电站必不可少的高压电气设备之一［1］。电抗器的高压套管作为引线的对地绝缘，将高压线引到油箱外部与线路并联，且对引线起着固定作用，是电抗器的重要附件之一［2］。本文分析一起高压电抗器套管将军帽发热的原因，确定具体发热部位并进行处理，针对此类故障提出了相应的整改措施。

1 高压电抗器故障分类

高压电抗器在运行过程中，会出现各种各样的故障，主要分为内部故障和外部故障［3］。其中，内部故障包括热故障和电气故障，例如绕组温升过高、漏磁导致过热、铁芯接地不良引起过热、绕组内部油道堵塞导致过热、引线连接处接触不良引起过热、套管连接部位过热等［4］；外部故障包括密封性变差、闪络、漏油等。导致高压电抗器停运的故障中，套管发热占较大比例，约为70%［5］，套管发热主要部位为将军帽、接线板、引流线等［6］。高压电抗器套管示意图如图1所示，套管故障发生比例如图2所示。

图1 高压电抗器套管示意图

图2 套管故障发生比例

2 故障现象

2022年3月25—27日，对某750 kV变电站开展线路春季检修工作，期间消除某线路B相高压电抗器330 kV侧套管发热缺陷。运行人员上报缺陷时，该相电抗器的温度略高于80℃，而A相、C相的温度为20℃左右。根据DL/T 664—2016《带电设备红外诊断应用规范》规定，若套管顶端柱头热点的温度大于80℃，则该缺陷定为严重缺陷，需结合停电计划消除缺陷。

第一次测温发现B相套管发热后，运行人员立即对该线路的三相电抗器套管进行跟踪测温。发热处理之前的7次测温数据如表1所示。

表1 套管测温数据

3 检查处理过程

3.1 故障检查

通过现场热成像初步判断为套管引出线接线板部位或者将军帽部位发热，结合线路停电，对B相高压电抗器套管进行发热处理。对该线路三相高压电抗器套管引出线接线板部位、将军帽与导电杆连接部位分别进行接触电阻测试，以确定发热的具体部位。试验数据如表2所示。

表2 不同部位接触电阻测试数据

由表2可见，三相高压电抗器套管引出线接线板部位的接触电阻测试数据均小于20 μΩ，根据发热消缺标准，此时套管引出线接线板部位不满足发热条件。A相和C相高压电抗器将军帽与导电杆连接部位接触电阻测试数据正常，而B相的数据超出标准值。因此，结合红外测温结果，初步判定B相高压电抗器套管将军帽与导电杆连接部位发热。

将军帽与导电杆通过内部螺纹连接，由4个固定螺丝定位将军帽。打开将军帽与接线柱的连接，发现将军帽的螺牙和内壁处均有氧化痕迹，将军帽的油迹浑浊变黑，并且将军帽与导电杆螺纹有明显的热烧损痕迹，确定套管将军帽与导电杆接触不良导致B相高压电抗器套管发热。发热部位如图3所示。

图3 发热部位

3.2 故障分析

发热套管为电容式套管，发热部位的部件主要有将军帽、引线头固定底座、导电杆、定位螺丝、密封垫。将军帽内部是螺牙结构，主要连接导电杆和外部引线接线板；引线头固定底座对导电杆起固定作用，防止松动和移位；导电杆是套管内部引线与外部接线的连接部位；由定位螺丝固定将军帽，并与密封垫紧密接触，以加强将军帽与导电杆之间的连接，防止套管内部绝缘油溢出。

取下4个定位螺丝，拆取将军帽时发现将军帽与导电杆的连接不满足工艺要求，密封垫压缩量不足。对已拆下的将军帽进行详细检查，发现将军帽与导电杆螺纹均有过热和放电痕迹。由于将军帽与导电杆连接不良，环境温度存在较大差异时，各部件的热胀冷缩程度不一致，导致紧密度发生变化。高压电抗器正常运行时，导电杆的电位大于将军帽内壁的电位，电流通过导电杆经过将军帽到外部引线；导电杆与将军帽内壁连接不良导致接触电阻较大，当有大电流流过时，出现发热，接触面发生氧化。过热会使接触电阻增大，加剧过热氧化，形成过热-氧化的恶性循环。此外，导电杆与将军帽之间的空隙使周围电场畸变，电子在电场的作用下迅速移动，碰撞周围气体分子使之发生电离，所产生的电子崩形成流柱，导致电晕放电，因而在将军帽内壁和导电杆上均能看见放电痕迹。明确故障原因后，检修人员立即针对该缺陷制定相应的处理措施。

3.3 故障处理措施

对将军帽和导电杆的氧化层进行打磨处理，完全消除氧化层；对将军帽螺牙、内壁和导电杆丝口进行清洁、擦拭。通过处理，降低了氧化层对将军帽与导电杆连接部位载流的影响。装回将军帽时，严格按照安装工艺进行，并且在将军帽与密封垫之间留有1 mm缝隙，保证将军帽与导电杆连接深度适当，通过定位螺丝进一步加强将军帽与导电杆的连接紧密程度。处理后的导电杆和将军帽如图4所示。

图4 处理后的导电杆和将军帽

装回将军帽后，对处理后的部位进行接触电阻测试，各项数据如表3所示。

表3 处理后各相接触电阻测试数据

检修结束后，高压电抗器投入运行一段时间，再对处理的部位进行红外测温。通过定时测温发现，B相高压电抗器套管温度保持在20℃左右。某段时间的测温数据如表4所示。

表4 处理后套管测温数据

4 整改措施

1）结合本次套管发热部位及其原因，对套管引出线采用螺纹结构的高压电抗器进行统计、排查，并对其加强红外测温。同时，对具有相同结构的主变压器套管进行红外测温并与已记录的数据进行对比。发现发热比较严重的套管应立即安排停电处理，并严格按照标准测量接触电阻，杜绝数据不合格的套管投入运行。

2）对于未发热的套管，停电时应检查将军帽与导电杆的连接是否良好，若将军帽与导电杆拧得过紧，应重新拆卸和装配，保证将军帽与密封垫之间留有1 mm缝隙，并通过定位螺丝增大将军帽与导电杆之间的接触面积。

3）备足相应的备品备件，以应对突发情况。

5 结语

高压套管作为变压器、电抗器的核心部件，是发热缺陷的多发部位，能否在第一时间发现缺陷并处理直接关乎到变压器、电抗器的安全运行。本文对某线路高压电抗器发热缺陷进行详细排查，测量套管引出线接线板和将军帽与导电杆连接部位的接触电阻，确定具体发热部位，分析发热原因，对将军帽进行处理后重新安装，消除了高压电抗器套管发热缺陷。