传奇套管将军帽紧固专用工具的研制与应用

引言

电力变压器是构成电网的主要设备,在电力系统中起着电压等级变换的作用。"将军帽"是大型电力变压器套管帽盖式头部结构的俗称,是变压器高压套管的一个重要部件。将军帽安装和检修工艺的好坏直接影响变压器运行的安全性。若将军帽安装和检修工艺不良,轻则会造成变压器高压侧接头温度过高,重则可造成变压器进水,影响变压器的绝缘性能及安全运行。因此,提高将军帽安装与检修工艺水平,对于保障变压器的稳定运行十分重要。

1现状问题

近些年,电力系统发生过多起变压器运行事故,其中变压器套管的事故率占据较大比例。目前,传奇电气(沈阳)有限公司套管将军帽(以下简称"传奇将军帽")的使用量庞大,日常运维中,变压器套管发热故障频发,处理效果并不理想。某地区供电局共有23台220kV变压器、140台110kV变压器使用传奇将军帽。据统计,该供电局近年传奇将军帽套管发热情况如图1所示,某变电站#1主变变中B相传奇将军帽发热情况如图2所示。

套管厂家提供的将军帽安装步骤如下:

(1)将引线接头连同变压器引线从套管导电管中拉出,用圆柱销将引线接头固定到导电管长条孔上。

(2)先装铝垫圈,再装软木垫。

(3)把将军帽戴在引线接头上,用手慢慢旋入。

(4)用专用扭力扳手旋紧,扭紧扭矩如表1所示。

(5)此时安装孔可能未对准,逆时针方向回旋将军帽,最大回旋角度60°。

(6)对准安装孔,用扭力扳手旋紧6个将军帽螺栓,扭矩达7.7N·m。

传奇将军帽部位结构如图3所示。套管将军帽与导电头采用螺纹连接,变压器引线接头与导电头之间的接头最容易出现故障,发热缺陷多发,其中一个原因是没有合适的专用工具来按厂家要求力矩进行紧固。根据厂家安装指导书,72.5kV和126kV、630A套管的将军帽紧固力矩应为15N·m,72.5kV和126kV、1250A套管以及252kV套管的将军帽紧固力矩为25N·m。若将军帽紧固过松,会导致两者间压力不足,接触不可靠,在变压器运行时将军帽产生过热现象,严重的会出现导电头与变压器引线接头完全融为一体:若将军帽紧固过紧,力矩过大,容易损伤螺丝,导致其失去弹性,特别是长期运行导致温升较大后,再拆卸重装易造成螺丝弹性不足。此外,还可能导致定位销销孔破裂,导电管与将军帽之间退丝、松动,从而产生发热。

将军帽上下为同心但不同直径的圆柱体,使用一般的力矩扳手进行旋紧紧固时没有可固定的位置:如徒手旋紧,则达不到要求的扭矩。使用喉钳或皮带扳手扳动将军帽杯,紧固过程中存在以下问题:

(1)会对将军帽杯外表的漆层造成不可逆转的损伤,可能造成将军帽杯外表面不平、磨损严重,在高电场下产生电晕:

(2)用力过大时容易打滑,有误伤工作人员的风险:

(3)安装将军帽时,无法对将军帽的紧固力矩进行精确控制,易使其不符合安装标准,可能导致将军帽松动或过紧,从而存在设备安全隐患:

(4)喉钳重量较大,极易出现人员滑倒、打爆瓷瓶、工具坠落等问题,威胁设备及人身安全,对现场人员安排要求也更高:

(5)喉钳的操作有正向、反向之分,操作时需紧握喉钳虎口,难度较大,若工作人员对喉钳的操作使用规范不熟悉,会严重影响检修效率。

2工具设计

传统的将军帽拆装工具存在工作效率低下、作业风险偏高的固有弊端,基于以上问题,本文提出了一种专用工具,能够准确、快速地完成将军帽的紧固,并使密封圈与将军帽一起转动,确保力矩值符合厂家设计要求,提高设备的安全可靠性。

2.1扳手的选择

考虑到将军帽整体上下为同心但不同直径的圆柱体,没有可以卡扳手的位置,但连接法兰上有螺栓安装孔,而且螺栓安装孔内部是没有螺牙的,可使用AMF较接销子扳手,用于卡住将军帽的螺栓固定孔,实现旋紧紧固。购置的较接销子扳手如图4所示。

2.2数显扭力器的选择

使用AMF较接销子扳手旋紧时,无法得知所用的扭矩是多少。但市面上的力矩扳手都没有合适的卡头可以卡住将军帽。在满足扭矩范围、精度的情况下,选择了无通信功能,接口为9mm×12mm凹方头的数显扭力器Rsx-980,测量范围为12~60N·m,精度达到±2%。在旋紧过程中可实时掌握力矩大小,以便选择对准最接近力矩要求的螺栓孔位置,避免常规力矩扳手达到力矩值时才脱扣发声,无法选择最佳对准螺栓孔的位置。购置的数显扭力器如图5所示。

图5 购置的数显扭力器

2.3对较接销子扳手手柄进行改装

在较接销子扳手的手柄后端焊接一个凸方头,用以对标插入数显扭力器9mm×12mm的国标凹方头,实现二者的配合使用,如图6所示。焊接的凸方头两端各有一凸起部分,用于卡位,保证了较接销子扳手与数显扭力器连接稳固且拆卸方便,改装组合后的工具如图7所示。

图6 改良后的扳手接口

图7 工具的加工组合

2.4专用工具的优点

(1)安全可靠:较接销子扳手材质为特种钢,其固定销头尺寸为6mm,用于卡住将军帽自有的螺栓安装孔作为受力对象实现旋紧紧固。使用过程不会造成人身、设备损害,具有良好的安全可靠性。

(2)简单快捷:使用前只需要将较接销子扳手与数显扭力器对接,将较接销子扳手固定销放置于将军帽的螺丝孔中即可实现旋紧紧固,操作高效又简单方便。

(3)经济实用:专用工具包括较接扳手、数显扭力器、力矩扳手卡口,制造成本较低。成套工具仅重986g,比15寸活动扳手(1353g)还要轻,可方便轻巧地在变压器套管上使用。

(4)精确通用:数显力矩扳手测量范围为12~60N·m,精度达到±2%,能有效确保力矩值达到规范要求。较接销子扳手轴销间距调节范围为80~125mm,亦可更换不同的较接销子扳手与数显扭力器组装,可适用于南京智达等同结构套管以及其他同类型物体的紧固。

3应用实效

本文所述传奇套管将军帽紧固工具已在变压器套管发热处理、新套管安装等工作中应用,截至目前,完成检修的套管将军帽与导电头的螺纹连接位置没有出现发热现象,达到了预期的效果。现场应用如图8所示。

图8 专用工具的现场应用

工作经验、熟练程度不同的员工使用喉钳、皮带扳手和专用工具对将军帽进行拆装的耗时对比如图9所示。由此可见,使用专用工具可使将军帽的拆装时间减少一半以上,效果明显。此外,熟手员工和新手员工在使用专门工具拆装将军帽的时间相差不大,可见专业工具操作便捷,容易上手,推广性好。

4结语

本文提出了一种传奇套管将军帽紧固专用工具,该工具轻便、快捷、准确、成本低,且较接销子扳手轴销间距可调节,亦可更换不同的较接销子扳手与数显扭力器组装,以适用于不同厂家的将军帽,具有较高的通用性:能有效解决日常维护、检修将军帽时由于没有按厂家要求进行紧固而导致设备损坏或检修后发热的缺陷问题。

这种实用工具满足简单、易用要求,提高了套管将军帽发热缺陷处理的检修质量,减少了停电次数,提高了电网安全稳定运行质量,应用前景良好。