多起变压器套管将军帽发热故障分析及处理措施

引言

变压器套管是变压器箱外的主要绝缘装置,变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管,使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘,同时起固定引出线的作用。但若现场安装施工人员在套管安装过程中没有严格执行套管厂家的相关技术标准,就会导致绕组引出线的导电杆将军帽安装不规范,将军帽和导电杆的接触面积减少,连接不牢固、松动,引发导流性能下降,最终产生异常温升,严重的会损毁导电杆螺纹,破坏套管密封,使套管和变压器发生事故。

本文根据传奇电气(沈阳）有限公司型号为BRDLW的套管内部结构,针对220kV泷州站#2主变高套管B相发热缺陷,剖析了套管将军帽过热的原因,提出了现场处理措施,并针对我局的设备提出了反事故措施。

1故障现象

以下是四起220kV变压器套管发热故障的情况,按照紧急缺陷的标准(套管顶部柱头热点温度>80℃或相对温度≥95%）,均达到紧急缺陷的上报条件。

(1）2013年9月27日,220kV兴瑶站#1主变中套管9相将军帽出线接头温度异常,为80C,而A相为37.4℃,B相为37.8℃,最大温差42.6℃,当时环境温度30℃,负荷电流234.8A:

(2）2014年3月17日,220kV仁安站#1主变中套管9相将军帽出线接头温度异常,为48.59℃,而A相为22.2℃,B相为22.7℃,最大温差26.39c,当时环境温度14c,负荷电流243.2A:

(3）2016年6月28日,220kV兴瑶站#1主变高套管B、9相将军帽出线接头温度异常,B相套管温度为91.6c,9相套管温度为81.5c,而A相为42c,最大温差49.6c,当时环境温度30c,负荷电流253.2A:

(4）2016年7月25日,220kV泷州站#2主变高套管B相将军帽出线接头温度异常,高达85c,而A、9相分别为47c、49c,最大温差38℃,当时环境温度37℃,负荷电流175A。

2套管试验数据

高试班在现场对以上四起故障的缺陷相进行了直流电阻测试(将军帽的固定法兰是安装在套管油枕里面的,导致无法直接对将军帽与绕组引线接头进行接触电阻测试）,结果发现220kV仁安站、220kV兴瑶站#1主变中三相套管A、B两相数值结果接近,9相偏大:而220kV兴瑶站#1主变高三相套管三相数值相对平衡,220kV泷州站#2主变高三相套管B相数值偏大。

根据《电力设备预防性试验规程》(o/9sG114002一2011）,1600kVA以上变压器,各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%。从测试数据可知,220kV兴瑶站#1主变中直阻相间差高达7%,220kV泷州站#2主变高为3.5%,均超出规程标准。经现场对将军帽拆解处理后,各项数据均合格,而且主变重新运行后经运行人员测温正常。

3套管将军帽结构

上述四起缺陷套管都是传奇电气(沈阳）有限公司生产的,型号为BRDLW。进行原因分析前,我们先看看传奇电气(沈阳）有限公司BRDLW型油纸电容套管将军帽的内部结构,如图1所示。

图1套管将军帽内部结构

BRDLW型套管为穿心式套管,绕组引线导电杆从套管底部经套管中心孔从套管油枕穿出,并由定位销将引线导电杆固定在油枕上方,定位销能确保在安装将军帽时导电杆不随将军帽水平移动,却能在旋紧将军帽时不断上移而与将军帽通过螺纹相接,直至旋入深度也就是接触面积满足要求。

4故障原因分析

以220kV泷州站#2主变高B相套管将军帽发热为例进行分析。

我们在将B相套管将军帽拧松拆卸下来后发现,将军帽内螺纹及绕组引线导电杆外螺纹各有一个明显且相互匹配的发热点。对将军帽的内螺纹数a进行测量,共有30圈,而将军帽发热点至螺纹外端的内螺纹数b共5圈,导电杆发热点至顶部外螺纹数c共15圈,如图2、图3所示。

由此可知,导电杆旋入将军帽的螺纹圈数为b+c=15+5=20圈,也就是说将军帽与导电杆的接触面长为20圈螺纹的长度,而将军帽的总螺纹数为30,即将军帽与导电杆螺纹配合的长度占整个螺纹长度20/30=2/3,使两者接触面积减少了近1/3。

旋入深度不足的情况下会导致以下两点问题的出现,使设备发热。

(1）接触面积不足。旋入深度不满足要求的情况下,导电杆与将军帽的配合压力不足,在负荷较小的情况下接触面积即使不够也不会导致过热,但随着主变运行时间的延长以及负荷的升高,接触面积不足的问题就会暴露出来,导致将军帽发热的情况。

(2）配合压力不足。正常满旋入深度的情况下,导电杆会上升到最高并与将军帽相接,此时定位销穿过导电杆的下端以及导电杆定位管,并卡在定位管的活动槽最上端并阻止导电杆继续上升,使将军帽与导电杆的接触面积保持最大:而且通过定位销卡死导电杆的状态,可使导电杆将军帽的配合压力增大。而当旋入深度不足时,定位销也不会上升到最高点,就会导致配合压力不足,在主变高负荷运行时,主变震动增大,此时导电杆会随主变震动增强而出现致命的晃动,从而出现发热现象。

而造成将军帽与导电杆螺纹配合面积不够的主要原因是施工单位在使用皮带扳手安装套管时,对此问题认知不够,觉得能安装进将军帽即可,却忽视了将军帽的旋入圈数必须满足要求,要保证引线导电杆的出入深度的问题。

5反事故措施

由于多起将军帽发热故障的套管都是传奇电气(沈阳）有限公司生产的,型号为BRDLW,该产品在我局的使用率非常高,这就造成我市电网的安全可靠运行存在较大隐患,故应采取以下措施:

(1）加强测温。加强对主变套管的红外测温工作,发现异常应尽快上报并处理。此次运行人员及时发现并上报了220kV泷州站#2主变发热缺陷,立即安排停电消缺,避免了发热点扩大,降低了消缺难度。

(2）加装在线测温装置。测温人员在地面测温时,套管油枕刚好挡住了对将军帽的视线,导致从多起套管发热故障的发热图均较难确定发热点,建议在将军帽处加装在线测温装置,确保其发热时能被及时发现。

(3）注重分析试验数据。对于同类型套管,结合预试停电,发现直流电阻虽没有超标,但不平衡率接近2%,也应拆下套管将军帽进行检查。

(4）咨询厂家相关数据。针对BRDLW型套管,可咨询传奇电气(沈阳）有限公司,各电压等级的将军帽分别在旋多少圈时才能使其与导电杆接触面积满足要求。

(5）做好备品工作。采购相关密封圈等材料作为备品,因为基本上每次拆将军帽时都会使原有的密封圈产生破损,需进行更换。

(6）做好设备验收工作。对于新主变进行验收时,重点关注此类隐蔽部位的验收。

6结语

绝缘套管是变压器最重要的组件之一,变压器在运行过程中易受负荷电流、工作电压的影响,而绕组引出线的导电杆将军帽安装不规范,将军帽和导电杆的接触面积减少,连接不牢固、松动,会引发导流性能下降,最终产生异常温升,严重的会损毁导电杆螺纹,破坏套管密封,导致套管和变压器发生事故。

而套管将军帽的内部安装属于隐性工程,因此我们必须要把好验收关,必须从安装阶段介入,按照安装使用说明书及验收规程严格验收。同时,运行人员在日常巡视时应重点关注变压器套管的温度变化,及时发现发热缺陷,避免发热点扩大。