國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電公司 曹 翔 拾以厚

變電運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱能夠威脅到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。高壓設(shè)備的各種電氣連接部件，由于松動、銹蝕、表面氧化等原因，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，嚴(yán)重時很可能導(dǎo)致設(shè)備連接點(diǎn)燒熔、燒斷，引發(fā)滲漏、設(shè)備斷線或相間短路等故障[1]。

變壓器套管頭部發(fā)熱故障可分外部接頭發(fā)熱故障和內(nèi)部接頭發(fā)熱故障。外部接頭發(fā)熱一般是接線板接觸面接觸不良引起的，接觸面未經(jīng)過壓花處理或是接觸面未打磨平整存在毛刺等都會使接觸面接觸不良，接觸電阻增大，接觸部位溫度升高[2]，導(dǎo)致接觸面氧化加快，并形成一層氧化膜，接觸電阻越來越大，溫度也就越來越高，如此反復(fù)，形成惡性循環(huán)，氧化膜對電阻產(chǎn)生反作用，致使電阻進(jìn)一步加大，溫度進(jìn)一步上升。

1 變壓器套管頭部結(jié)構(gòu)

常見的變壓器電容式套管頭部結(jié)構(gòu)主要有兩類：將軍帽式結(jié)構(gòu)、頂套式結(jié)構(gòu)。其中將軍帽式結(jié)構(gòu)又分為銷釘定位無鎖母、銷釘定位有鎖母、哈夫環(huán)式以及插拔式。

下面主要介紹將軍帽式套管頭部結(jié)構(gòu)。

1.1 銷釘定位無鎖母結(jié)構(gòu)

將軍帽和線纜頭通過螺紋連接，這種套管結(jié)構(gòu)如圖1，通過定位銷釘給引線接頭（和導(dǎo)電頭間螺紋）一個反作用力，確保螺紋可靠接觸（此時銷釘不會有超過2mm 的變形），接觸電阻很小。這個反作用力一直存在，確保在運(yùn)行過程中引線接頭和導(dǎo)電頭之間螺紋不松動。但是這種結(jié)構(gòu)對安裝工藝要求精細(xì)，如果內(nèi)螺紋尺寸配合不好，現(xiàn)場安裝不到位，容易出現(xiàn)氧化、發(fā)熱。

圖1 銷釘定位無鎖母結(jié)構(gòu)

1.2 銷釘定位有鎖母結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)如圖2所示，銷釘定位好鎖母后，擰緊將軍帽及鎖母，此時鎖母提供反作用力。該結(jié)構(gòu)中銷釘只起定位作用，不受力。但在安裝時鎖母一定要用面積較大的面來接觸導(dǎo)電頭，不能裝反，并使用專用工具緊固，否則也會引起樁頭發(fā)熱。

圖2 銷釘定位有鎖母結(jié)構(gòu)

1.3 哈夫環(huán)結(jié)構(gòu)

哈夫環(huán)結(jié)構(gòu)如圖3所示，使用哈夫環(huán)固定內(nèi)部端子，安裝工藝要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)說明。按先后順序緊固2處的螺栓是非常關(guān)鍵的步驟，兩種規(guī)格的螺栓均應(yīng)逐步的、對側(cè)緊面，以確保載流接觸和密封。不進(jìn)行正確安裝，會使內(nèi)部端子頂端或?qū)U頂端與外部端子之間接觸電阻過大而導(dǎo)致發(fā)熱，潮氣由此進(jìn)入變壓器內(nèi)部，甚至引起變壓器絕緣故障。

1.4 插拔式結(jié)構(gòu)

插拔式結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要是依靠導(dǎo)電頭內(nèi)部的彈簧箍載流固定，這種彈簧屬于特種載流彈簧，具有很強(qiáng)的彈力及載流力。

圖4 插拔式結(jié)構(gòu)

2 案例分析

2.1 故障現(xiàn)象

2019年7月29日晚，某220千伏變電站紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)1號主變110千伏側(cè)C 相套管樁頭發(fā)熱高達(dá)101.4℃，如圖5所示。另外，A、B 相套管樁頭溫度分別為82℃、51℃，環(huán)境溫度29℃，中壓側(cè)負(fù)荷80000kVA 左右。該臺變壓器設(shè)備型號為OSS-120000/220，投運(yùn)日期為2016年10月。

圖5 主變中壓側(cè)A 相套管樁頭紅外測溫圖

2.2 故障分析

次日凌晨，檢修人員趕到現(xiàn)場，對1號主變進(jìn)行停電處理。首先對主變中壓側(cè)繞組進(jìn)行直流電阻測試，結(jié)果顯示110千伏側(cè)C 相直阻比其它兩相偏大20mΩ 左右，三相阻值的不平衡率較高，超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果如表1。該臺主變投運(yùn)時的測量初始值如下表2。

表1 主變中壓側(cè)三相直阻測試結(jié)果（單位mΩ）

表2 主變中壓側(cè)三相直阻初始值（單位mΩ）

通過對比，C 相直阻增長值明顯偏大，是導(dǎo)致不平衡率超標(biāo)的主要原因。

現(xiàn)場對中壓側(cè)套管將軍帽進(jìn)行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)將軍帽內(nèi)部螺紋與引線接頭端部螺桿上均有黑色氧化層及紅色氧化銅。由此判斷，樁頭發(fā)熱的原因是套管將軍帽與引線接頭配合不良，造成螺紋受力不足，導(dǎo)致氧化、接觸電阻增大。

本臺變壓器所用套管接頭是有銷釘無定位螺母結(jié)構(gòu)，如下圖6。該種結(jié)構(gòu)套管接頭對安裝工藝要求較高，將導(dǎo)電頭的內(nèi)螺紋與引線接頭的螺紋對準(zhǔn)后，旋入導(dǎo)電頭，待導(dǎo)電頭旋到與油枕蓋板平面的間隙為5-6mm 時，位置最佳，此刻調(diào)節(jié)導(dǎo)電頭孔與蓋板螺紋孔，旋入導(dǎo)電頭周圍螺栓并緊固到位，此時導(dǎo)電頭與蓋板間應(yīng)無明顯間隙。如此密封件受力，密封性能可靠；銷釘也微微受力變形，反作用力使引線接頭和導(dǎo)電頭的螺紋配合更加緊密、可靠。

圖6 套管接頭安裝示意圖

檢修人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)松掉將軍帽周圍螺絲時，導(dǎo)電頭與油枕蓋板平面之間緊密貼合，并未留下適當(dāng)縫隙，安裝工藝不良，螺紋之間不受力，無法緊密配合，最終導(dǎo)致接頭氧化變黑并發(fā)熱。

在規(guī)范、正確安裝情況下，導(dǎo)電頭與油枕蓋板平面之間留有適當(dāng)縫隙，銷釘暫不受力。再旋入周圍螺栓時，銷釘向下受力，存在微微向下彎曲的變形，這樣就可以使螺紋之間緊密咬合。

當(dāng)安裝工藝不到位，如本文發(fā)熱案例中一樣，導(dǎo)電頭與油枕蓋板平面之間直接緊死，銷釘會受到導(dǎo)電頭向上的拉力，如圖7中紅色箭頭。再旋入周圍螺栓時，銷釘又受到向下的壓力，如圖7中藍(lán)色箭頭所示。前后的力上下抵消，銷釘無彈性變形，從而 使螺紋之間咬合力降低，配合不緊密，接觸電阻變大。

圖7 導(dǎo)電頭受力示意圖

2.3 故障處理

現(xiàn)場的處理方法是，使用砂紙或百潔布對C 相套管樁頭的氧化層進(jìn)行打磨，除去黑色氧化層后，再用無毛紙擦拭干凈，確保引線接頭和導(dǎo)電頭內(nèi)螺紋清潔干凈，無油污及雜質(zhì)，同時對其余兩相也拆頭處理。重新安裝時，特別要注意導(dǎo)電頭與將軍帽的配合問題，嚴(yán)格按照廠家說明和規(guī)范工藝施工。最后對接頭進(jìn)行直阻測量，處理后直阻值如下表3。前后對比可見，C 相電阻明顯下降，三相之間直阻不平衡率已達(dá)到有關(guān)要求。

表3 接頭處理后直阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位mΩ）

3 結(jié)語

變壓器套管頭部發(fā)熱是變電站內(nèi)常見的一種缺陷，根據(jù)不同套管頭部結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際案例來分析，常見的幾種變壓器套管樁頭發(fā)熱的原因及應(yīng)對措施有：

現(xiàn)場裝配工藝較差。導(dǎo)電頭與將軍帽之間配合較為精細(xì)，現(xiàn)場安裝時一旦不按照相關(guān)要求嚴(yán)格執(zhí)行，容易使設(shè)備不受力甚至出現(xiàn)縫隙，最終導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，本文設(shè)備故障發(fā)熱主要就是這種原因造成的。建議加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，提高裝配人員素質(zhì)和專業(yè)水平，嚴(yán)控工藝，嚴(yán)格遵守安裝說明和流程進(jìn)行裝配[3-4]。

設(shè)備材質(zhì)不好。如果線夾材質(zhì)未達(dá)到要求，極易導(dǎo)致接觸部分氧化、發(fā)熱。建議嚴(yán)格遵照國網(wǎng)十八項(xiàng)反措相關(guān)要求，110（66）kV 及以上電壓等級變壓器套管接線端子（抱箍線夾）應(yīng)采用T2純銅材質(zhì)熱擠壓成型。禁止采用黃銅材質(zhì)或鑄造成型的抱箍線夾。

結(jié)構(gòu)設(shè)計有缺陷。不同的結(jié)構(gòu)適用現(xiàn)場條件有一定的差別，也都存在不同程度的缺陷。如有銷釘無鎖母結(jié)構(gòu)，螺紋之間的受力需要依靠銷釘；頂套式結(jié)構(gòu)無法承受過大的導(dǎo)線拉力及風(fēng)擺。這些設(shè)計上的缺陷極易成為現(xiàn)場事故的導(dǎo)火索，建議結(jié)合實(shí)際使用情況及安裝方式等條件確定合適的結(jié)構(gòu)型式。